I chimici forniscono un nuovo "atlante" per esperimenti affidabili
Dati e istruzioni pratiche per esperimenti affidabili con i poliossometallati
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I poliossometallati sono complesse gabbie molecolari composte da atomi di metallo e ossigeno e sono uno strumento importante per gli esperimenti. Tuttavia, spesso si comportano in soluzioni diverse da quelle previste. I chimici dell'Università di Vienna hanno ora testato sistematicamente le loro proprietà e sviluppato un "atlante" per gli esperimenti. In questo modo, stanno fornendo uno strumento prezioso per gli scienziati che vogliono rendere la chimica, la ricerca sui materiali e le applicazioni biomediche più riproducibili ed efficienti. Lo studio è stato pubblicato su Science Advances.
Sembrano piccoli mandala perfettamente ordinati - complesse gabbie molecolari fatte di atomi di metallo e ossigeno. I chimici producono questi cosiddetti poliossometallati (POM) come sistemi modello versatili per la catalisi, l'accumulo di energia e le applicazioni biomediche. Ma la loro apparente simmetria può essere ingannevole. Un nuovo studio dell'Università di Vienna, guidato da Ingrid Gregorovic, Nadiia I. Gumerova e Annette Rompel, mostra quando queste strutture rimangono intatte e quando si riorganizzano inosservate nei liquidi. Con i nuovi dati e le linee guida pratiche del nuovo studio, i ricercatori forniscono una base importante per gli esperimenti futuri.
Quando l'ordine perfetto diventa instabile
I poliossometallati spesso si comportano in soluzione in modo diverso da quanto previsto. Il nuovo studio dimostra che in molte condizioni comuni di laboratorio si decompongono o si riorganizzano. Le misurazioni potrebbero quindi esaminare inconsapevolmente i prodotti della decomposizione invece delle molecole previste: un motivo fondamentale per cui i risultati nella catalisi, nella ricerca energetica e nella biomedicina possono essere difficili da riprodurre. I chimici dell'Università di Vienna vogliono contrastare questo problema con le loro nuove scoperte.
Lo studio
Lo studio si concentra sui cosiddetti Keplerates - iconiche gabbie molecolari simili a un pallone da calcio, composte da decine di atomi di metallo e ossigeno e di dimensioni di pochi nanometri. Servono da modello per la costruzione di reazioni e materiali. Il team ha testato sistematicamente la loro stabilità attraverso valori di pH, temperature e sistemi tampone comuni. Il risultato è chiaro: in soluzioni fortemente acide, le gabbie rimangono intatte, mentre a valori di pH quasi neutri si riorganizzano rapidamente in unità più piccole. I keplerati a base di tungsteno si dimostrano più resistenti delle loro controparti a base di molibdeno: un consiglio pratico per gli esperimenti in cui i mezzi neutri sono inevitabili.
Una tabella di marcia per una chimica affidabile
La nuova pubblicazione amplia il cosiddetto "Atlante di speciazione"(Science Advances, 2023), che ha fornito una tabella di marcia iniziale per dieci sistemi POM ampiamente utilizzati. Con il nuovo studio, Gregorovic, Gumerova e Rompel offrono ora un'estensione di facile utilizzo di questo atlante: set di dati aperti, semplici test di stabilità e raccomandazioni chiare sulle condizioni da utilizzare e su quelle da evitare.
Il nostro obiettivo era fornire una guida per l'uso quotidiano", afferma Annette Rompel. Sapere quando le gabbie POM sono stabili e quando non lo sono fa risparmiare tempo e risorse e porta a risultati più affidabili". L'atlante ampliato non solo dice se qualcosa è stabile, ma aiuta anche a progettare esperimenti e a trasformare più rapidamente le idee in risultati concreti".
Rendere la ricerca più riproducibile
Condividendo apertamente i loro dati e offrendo raccomandazioni concrete, gli autori forniscono uno strumento prezioso per gli scienziati che vogliono rendere la chimica, la ricerca sui materiali e le applicazioni biomediche più riproducibili ed efficienti.
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