Mostri molecolari carichi secernono nuovi composti

Lo sviluppo di nuovi modi per rompere e riparare i legami chimici è uno dei compiti principali della ricerca chimica di base. “Quando un legame viene rotto in una molecola carica, il risultato è spesso un frammento chimicamente ‘aggressivo’, che chiamiamo frammento reattivo. Questi frammenti sono difficili da controllare utilizzando metodi di sintesi chimica consolidati. Puoi pensarli come bestie ribelli che attaccare qualsiasi cosa sul loro cammino. “Nella spettrometria di massa, ci sono molti modi per rompere determinati legami e generare frammenti”, afferma il dott. Warneke, descrivendo i processi nella spettrometria di massa. Secondo lui, i “mostri” sono tenuti in condizioni speciali a causa della presenza di vuoto all’interno dello spettrometro di massa. Ciò significa che non c’è nulla che possano attaccare, impedendo così reazioni chimiche incontrollate. “Se poi introduciamo una certa molecola, ad esempio l’azoto, che normalmente non è reattiva e non si lega, il mostro ne sarà soddisfatto perché non ha altra scelta”, dice. In questo modo, le molecole difficili da legare, come l’azoto, possono essere facilmente incorporate in un nuovo materiale.

In passato, il gruppo di ricerca ha utilizzato questo approccio per introdurre porzioni reattive in interazioni altamente insolite, ad esempio con i gas nobili, che sono gli elementi chimici più difficili da legare. “La strategia di base per controllare i mostri chimici negli spettrometri di massa non è nuova”, afferma Warneke. È stato utilizzato per decenni per analizzare le proprietà delle parti interattive. Tuttavia, i nuovi composti trovati in questo modo non possono essere riutilizzati. Gli spettrometri di massa mostrano cosa succede al loro interno, ma i nuovi materiali vengono prodotti solo in piccole quantità e di solito non possono essere estratti. Spesso vengono semplicemente distrutti quando viene generato il segnale utilizzato per le analisi.

Questo è il motivo per cui i ricercatori spesso si allontanano dagli esperimenti di spettrometria di massa “con grande conoscenza” ma “a mani vuote”. “Hanno controllato la bestia”, dice Warneke, descrivendo gli esperimenti chimici con gli spettrometri di massa convenzionali, “ed è successo esattamente quello che speravano: hanno notato la nuova molecola con proprietà sorprendenti, e poi è scomparsa”. La nuova pubblicazione potrebbe cambiare radicalmente questa visione delle reazioni chimiche negli spettrometri di massa. Il gruppo di ricerca ha prodotto un nuovo materiale da un frammento aggressivo e da azoto non reagito e lo ha raccolto con uno spettrometro di massa preparatorio in quantità sufficienti in modo che potesse essere visto ad occhio nudo, maneggiato e condotto ulteriori esperimenti su di esso.

La quantità di materiale prodotto con questo metodo rimarrà limitata per qualche tempo alle applicazioni della tecnologia a film sottile. Tuttavia, la spettrometria di massa preparatoria potrebbe presto aprire possibilità completamente nuove per queste applicazioni, ad esempio nella produzione di microchip, celle solari o rivestimenti bioattivi. Il gruppo di ricerca start-up ha ora raggiunto una fase importante del suo progetto, che dal 2020 è finanziato dalla Freigeist Fellowship della Fondazione Volkswagen.