Il motore perfettamente ecologico in una molecola

Come molti nobili, ha un doppio nome: «rotaxano» nel linguaggio specialistico dei chimici, Sunny per gli amici. È un nuovo motore con due caratteristiche: è del tutto ecologico, perché non produce scorie; agisce a scale piuttosto piccole, quelle dei nanometri (un miliardesimo di metro) in un processo interamente controllato dall’uomo. Ha la forma di una ciambella con un diametro di 1,3 nanometri che scende e sale ciclicamente lungo un asse lungo 6 nanometri, fermandosi solo a quattro stazioni. Il movimento è reversibile, sincronizzato e piuttosto veloce: andata e ritorno in un millesimo di secondo. Ovvero, 60.000 cicli in un minuto.

L’uomo che ha diretto l’équipe che lo ha messo a punto, Vincenzo Balzani - uno dei 50 chimici più citati al mondo, l’unico italiano nella classifica dei primi 100 - ne è molto orgoglioso. Non solo perché è una macchina molecolare frutto di oltre sei anni di intenso lavoro. Non solo perché è piuttosto veloce: compie 60.000 cicli in un minuto. Ma soprattutto perché è un motore integralmente ecologico: consuma solo energia solare e non produce scorie di sorta.

Finora di queste macchine molecolari a energia solare ne era stata messa a punto una sola, presso l’università di Groningen in Olanda. Ma era piuttosto lenta: per completare un ciclo impiegava un’ora. Sunny è tre milioni e seicentomila volte più veloce. È anche per questo che l’articolo con cui Vincenzo Balzani e i suoi collaboratori viene pubblicato domani in bella evidenza sulla rivista dell’Accademia nazionale delle scienze degli Stati Uniti (Pnas).

Si tratta di un lavoro estremamente elegante di chimica di base. Progettato a Bologna, presso il Dipartimento di Chimica dell’università felsinea da Vincenzo Balzani e da due suoi collaboratori: Alberto Credi e Margherita Venturi. Progettare una molecola, anzi una grossa molecola, e prevederne la struttura tridimensionale non è impresa facile. Ma Vincenzo Balzani è noto in tutto il mondo per essere uno dei più maggiori esperti di questa particolare branca della chimica, chiamata «chimica supramolecolare». Anche realizzare il progetto non è semplice: ci sono riusciti J. Fraser Stoddart e tre suoi collaboratori esperti di nanostrutture presso l’università di California a Los Angeles.

Una volta messa a punto, sulle sponde del Pacifico, la supramolecola è tornata a Bologna, dove Balzani e i suoi sono riusciti ad accendere il motore molecolare e a farlo funzionare. Con un combinato disposto di sette performance rendono davvero unico il rotaxano: funziona con la luce visibile (energia solare); ha un comportamento autonomo (come quei particolari motori che sono le proteine); non produce rifiuti; si fonda su un processo intramolecolare, che in principio può essere svolto da una singola molecola; funziona alla velocità di 1.000 cicli al secondo; funziona in un ambiente non estremo (in soluzione, a temperatura ambiente); è stabile per oltre 1.000 cicli.

Insomma, se un giorno si potrà costruire un sistema macroscopico fondato sul rotaxano giungeremmo molto vicini a un motore ecologico perfetto. Naturalmente non sappiamo se e quando questo nanomotore diventerà un motore e se e quando questo motore potrà essere commercializzato. Tuttavia il lavoro di Vincenzo Balzani e del suo gruppo italo-americano conferma che le nanotecnologie, le tecnologie sviluppate alla dimensione in cui iniziano a diventare rilevanti i fenomeni quantistici, sono un settore davvero promettente. Anche da un punto di vista applicativo. La ricerca dimostra anche che in Italia abbiamo ottime competenze in questo settore.

Peccato che le ricerche di Vincenzo Balzani e del suo gruppo non siano rientrati tra i 47 progetti di chimica finanziati dal Ministero dell’Università e della Ricerca diretto da Letizia Moratti. Evidentemente il fatto che queste ricerche siano state proposte da uno dei 50 chimici più citati al mondo (unico italiano tra i primi cento), che si sviluppino in un settore di punta della ricerca fondamentale e applicata, che i risultati vengano giudicati di primaria importanza da riviste internazionali di grande prestigio, come "Pnas" e "Science", non conta nulla.

Fonte: L'Unità