La fotochimica è un campo della chimica che sfrutta la luce come fonte di energia per innescare reazioni chimiche. A differenza dei metodi convenzionali che richiedono calore, la fotochimica permette di ottenere prodotti desiderati attraverso processi più brevi e con meno passaggi intermedi. Tuttavia, fino ad ora, l’applicazione industriale della fotochimica è stata limitata a causa dell’inefficienza energetica e della formazione di sottoprodotti indesiderati.
Un gruppo di ricercatori dell’Università di Basilea, guidato dal Professor Oliver Wenger, ha scoperto un principio fondamentale che può aumentare l’efficienza energetica delle reazioni fotochimiche fino a dieci volte. Questo principio si basa sulla capacità dei radicali, generati dalla luce, di “sfuggire” dalla gabbia formata dal solvente in cui sono immersi. Questa scoperta apre la strada a applicazioni più sostenibili ed economicamente vantaggiose.
Nelle reazioni fotochimiche, le molecole di partenza sono in soluzione liquida e, se ricevono energia sotto forma di luce, possono scambiare elettroni tra loro formando radicali. Queste molecole estremamente reattive si presentano sempre in coppia e rimangono circondate dal solvente, che le racchiude come in una gabbia. Per poter reagire e trasformarsi nei prodotti desiderati, i radicali devono “evadere” da questa gabbia e trovare un partner di reazione all’esterno. Il team di Wenger e del suo postdoc, la Dr.ssa Cui Wang, ha identificato questo processo di evasione come un passaggio decisivo che limita l’efficienza energetica e la velocità delle reazioni fotochimiche.
La ricerca ha dimostrato che alcuni coloranti sono in grado di rilasciare più radicali di altri in base alla quantità di luce assorbita. Questo significa che la scelta del colorante può influenzare notevolmente l’efficienza energetica delle reazioni fotochimiche.
La Dr.ssa Wang, ora professore assistente all’Università di Osnabrück, ha utilizzato due coloranti specifici nel suo studio, entrambi capaci di assorbire luce e immagazzinarne l’energia per un breve periodo prima di utilizzarla per formare coppie di radicali. Tuttavia, uno dei due coloranti esaminati era in grado di immagazzinare significativamente più energia dell’altro e trasferirla ai radicali. Grazie all’energia aggiuntiva, i radicali erano in grado di lasciare la gabbia del solvente fino a dieci volte più efficientemente, portando alla produzione dei prodotti desiderati con un’efficienza energetica fino a dieci volte superiore. ”Questo collegamento diretto tra l’evasione dei radicali dalla gabbia del solvente e la formazione efficiente dei prodotti desiderati è sorprendentemente chiaro,” ha affermato Wang.
Il Professor Wenger sottolinea che l’efficienza energetica è un criterio decisivo per l’uso industriale della fotochimica. La scoperta che alcuni coloranti possono rilasciare più radicali di altri per la stessa quantità di luce assorbita è fondamentale per potenziare l’efficienza energetica delle reazioni fotochimiche.
In conclusione, la ricerca dell’Università di Basilea apre nuove prospettive per l’industria chimica, offrendo la possibilità di realizzare processi più sostenibili e con un minor impatto ambientale. La fotochimica, grazie a questa scoperta, potrebbe diventare una tecnologia chiave per la produzione di farmaci, plastiche e fertilizzanti in modo più efficiente e meno costoso.
