Nanotecnologie: dalla ricerca la spugna contro il riscaldamento globale

Si chiama AzoPORE, la spugna che assorbe selettivamente l’anidride carbonica e la rilascia alla luce del sole. 100% made in Italy, è il primo materiale molecolare nanoporoso che promette di combattere il riscaldamento globale.

Si chiama AzoPORE, la spugna che assorbe selettivamente l’anidride carbonica e la rilascia alla luce del sole. 100% made in Italy, è il primo materiale molecolare nanoporoso che promette di combattere il riscaldamento globale.

Ha l’aspetto di una comune polvere cristallina, ma al suo interno è attraversato da microscopici canali, centomila volte più sottili di un capello, che percorrono l’intero volume del materiale. AZOpore – così l’hanno chiamato i suoi inventori delle Università di Bologna e di Milano-Bicocca – è in grado di assorbire selettivamente l’anidride carbonica e di rilasciarla quando viene esposto alla luce solare. Questo nuovo materiale, frutto della ricerca italiana nel campo delle nanotecnologie, ha notevoli potenzialità per diverse applicazioni industriali. AzoPORE è il risultato di un progetto finanziato dall’area Ricerca Scientifica di Fondazione Cariplo che si inserisce in una linea di ricerca congiunta tra i Laboratori di Nanoscienze Fotochimiche e di Crystal Engineering dell’Università di Bologna e il Laboratorio di Materiali Nanostrutturati Porosi dell’Università di Milano-Bicocca.

E’ stato battezzato AzoPORE (AZObenzene nanoPORous matErial) ed è costituito da cristalli che contengono molteplici cavità di dimensioni nanometriche (milionesimi di millimetro) che gli permettono di assorbire notevoli quantità di gas. Si tratta di un autentico “gruviera artificiale”: un solo grammo di AzoPORE ha un’area superficiale pari a quella di un campo da tennis. La novità esclusiva di AzoPORE è la sua sensibilità alla luce, resa possibile grazie alla sua struttura molecolare derivata da una particolare combinazione di quattro unità di azobenzene. L’azobenzene è una molecola in grado di cambiare forma – da lineare a piegata – quando è illuminata.

AzoPORE sfrutta appieno questa particolare capacità; infatti quando le sue molecole sono illuminate esse assumono una nuova forma, provocando un rapido collasso della struttura cristallina, con il conseguente smantellamento dei canali e il rilascio di molecole di CO2 intrappolate nei pori. AzoPORE è totalmente riutilizzabile perché la struttura cristallina e la porosità vengono ripristinate scaldando il materiale (bastano pochi minuti a 100°C). Pertanto, illuminare AzoPORE ha un effetto simile a strizzare una spugna intrisa d’acqua – con la differenza che AzoPORE assorbe preferenzialmente l’anidride carbonica, ovvero il principale responsabile del riscaldamento globale.

AzoPORE è il risultato di un progetto finanziato dall’area Ricerca Scientifica di Fondazione Cariplo. ” Siamo davvero orgogliosi di questo risultato – ha commentato Carlo Mango, direttore area ricerca scientifica di Fondazione Cariplo – E’ un’ulteriore dimostrazione che oggi la filantropia fornisce un grande apporto alla ricerca scientifica che produce risultati utili per il bene di tutti, in questo caso anche per la salute. Fondamentale è il rapporto tra un’organizzazione filantropica come Fondazione Cariplo e i centri di ricerca, le università dove spesso lavorano con passione giovani con idee e capacità in grado di fare grande innovazione per il bene comune. IL nostro capitale umano va valorizzato. La moderna filantropia fa anche questo”.

AzoPORE rappresenta dunque il capostipite di una nuova classe di sostanze capaci di assorbire e rilasciare in maniera reversibile mediante stimoli di natura luminosa molecole gassose intrappolate nella sua struttura cava. L’illuminazione di AzoPORE, oltre a rilasciare il gas intrappolato, provoca la trasformazione della polvere solida cristallina di partenza in un liquido viscoso. Questo effetto di “fotofusione” è di grande interesse tecnologico per le sue possibili ricadute nei settori della fotolitografia, della olografia e degli adesivi. AzoPORE, infine, è molto semplice da produrre e si ottiene da materie prime facilmente reperibili: 1 kg di materiale puro preparato in laboratorio, quindi senza ricorrere ad ingegnerie di processo ed economie di scala, costa poche decine di euro.

A progettare, realizzare e infine collaudare AzoPORE – riferisce un articolo pubblicato dalla rivista scientifica Nature Chemistry – un team di ricercatori del Dipartimento di Chimica “G. Ciamician” dell’Università di Bologna, coordinato da Massimo Baroncini, Fabrizia Grepioni e Alberto Credi, e del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca, coordinato da Angiolina Comotti e Piero Sozzani.

Lo sviluppo di nuovi materiali porosi è di grande importanza sia pratica che scientifica: l’immagazzinamento di gas combustibili a bassa pressione o l’utilizzo come filtri per separare gas nocivi sono solo alcuni esempi di applicazioni tecnologiche immediate. Sono infatti molti i materiali naturali e artificiali sviluppati capaci di assorbire gas e composti volatili, ma sono pochissimi gli esempi di materiali porosi “intelligenti”, ovvero in grado di rispondere a stimoli esterni mutando le loro proprietà di assorbimento. AzoPORE rappresenta il primo esempio di materiale molecolare poroso sensibile a stimoli luminosi. Si tratta di una scoperta importante dal punto di vista scientifico che dimostra come lo studio delle trasformazioni indotte dalla luce sui materiali sia un campo di ricerca ancora molto vasto e inesplorato capace di sviluppare nuova conoscenza e tecnologie all’avanguardia.

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