Meccanochimica: su "Nature Communications" uno studio internazionale co-firmato da ricercatori dell’Università di Parma

Parma, 21 ottobre 2021 - È stato pubblicato su “Nature Communications” l’articolo Changing the game of time resolved X-ray diffraction on the mechanochemistry playground by downsizing, frutto di un lavoro di ricerca internazionale cui hanno partecipato due docenti dell’Università di Parma, che ha permesso di stabilire un grosso passo in avanti nel campo della sintesi meccanochimica.

Paolo Pio Mazzeo e Alessia Bacchi, docenti del Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, sono tra gli autori dello studio, in collaborazione con i colleghi Giulio I. Lampronti, Ana M. Belenguer, Jeremy K. M. Sanders (University of Cambridge, Regno Unito), Adam A. L. Michalchuk and Franziska Emmerling (Federal Institute for Materials Research and Testing, BAM, Berlino, Germania).

La meccanochimica è considerata una straordinaria via di sintesi estremamente sostenibile a livello ambientale. Essa consiste nel far reagire i reagenti sotto un impulso meccanico tipicamente senza o con un limitatissimo uso di solventi. L’approccio meccanochimico è quindi un approccio “green” e potenzialmente meno costoso dei classici metodi sintetici e, proprio per questi motivi, la meccanochimica è considerata dalla IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) una delle 10 innovazioni in ambito chimico in grado di cambiare il mondo.

Tuttavia, sebbene presenti evidenti vantaggi, questa tecnologia rimane ancora scarsamente utilizzata poiché i principi fondamentali che guidano le reazioni meccanochimiche, oltre al completo controllo delle variabili in gioco, rimangono, al momento, poco chiari.

Uno dei modi per meglio interpretare i parametri coinvolti in una reazione meccanochimica è quello di monitorare lo svolgersi della reazione in tempo reale attraverso tecniche di diffrazione di raggi-X con luce di sincrotrone. La scuola cristallografica di Parma, rappresentata dal Laboratorio di Strutturistica del Dipartimento SCVSA, cui i due ricercatori afferiscono, ha una solida tradizione largamente riconosciuta a livello internazionale, e ha recentemente acquisito strumentazione diffrattometrica di avanguardia attraverso il progetto COMP-HUB nell’ambito delle azioni di eccellenza del Dipartimento SCVSA.

Il lavoro pubblicato da Mazzeo e Bacchi ha consentito di stabilire, per la prima volta, un protocollo in grado non solo di accedere a molte più informazioni riguardo lo studio in-situ delle reazioni meccanochimiche con tecniche di diffrazione di raggi-X su polveri, ma anche di permettere lo studio di reazioni meccanochimiche in quantità davvero modeste, dell’ordine delle decine di milligrammi.

Questo nuovo protocollo sperimentale, proposto e ottimizzato dal team di ricerca, permetterà lo studio di reazioni meccanochimiche in modo più routinario oltre ad aprire alla possibilità di utilizzare la meccanochimica anche in contesti in cui le reazioni coinvolgano reagenti particolarmente costosi, tossici o pericolosi limitando i rischi per l’operatore e offrendo una strategia sintetica più ecosostenibile.

Il lavoro rientra nel contesto del network europeo COST Mechsustind.