Sorprendenti intuizioni sulla chimica dei radicali idrossilici a BESSY II
Un abile trucco permette di scoprire il percorso di reazione in maniera sorprendente
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Come si formano i radicali nelle soluzioni acquose quando vengono esposte alla luce UV? Questa domanda è importante per la ricerca sulla salute e la protezione dell'ambiente, ad esempio per quanto riguarda l'eccessiva fertilizzazione dei corpi idrici da parte dell'agricoltura intensiva. Un team di BESSY II ha ora sviluppato un nuovo metodo per studiare i radicali idrossilici in soluzione. Grazie a un trucco ingegnoso, gli scienziati hanno ottenuto intuizioni sorprendenti sul percorso della reazione.
I radicali idrossilici (OH-) si trovano ovunque, dalla troposfera alle cellule del corpo umano. Qui causano stress ossidativo e accelerano il processo di invecchiamento. Sono sempre più presenti anche nei fiumi e nei laghi, dove si formano per fotolisi degli ossidi di azoto che entrano in acqua da terreni eccessivamente fertilizzati. Quando i raggi UV della luce solare colpiscono gli ossidi di azoto, si generano radicali idrossilici e una serie di altri radicali. La chimica di questi radicali è estremamente difficile da caratterizzare con precisione, poiché reagiscono molto rapidamente.
Un team guidato dal professor Alexander Föhlisch dell'HZB ha studiato la chimica dei radicali idrossilici formati dagli ossidi di azoto nell'acqua utilizzando la spettroscopia di assorbimento dei raggi X presso la sorgente di raggi X BESSY II.
Lavoriamo con una cella di campionamento a getto liquido, in cui possiamo studiare le molecole in soluzione in condizioni estremamente realistiche. Questo è possibile solo a BESSY II", spiega Leo Cordsmeier, primo autore dello studio. Gli scienziati hanno sfruttato il fatto che alcune molecole possono 'catturare' i radicali. La molecola TEMPO è nota per essere uno scavenger di radicali sia per il carbonio che per l'ossido di azoto. Utilizziamo la TEMPO come una sorta di trucco", spiega Cordsmeier. Serve come "sensore" perché questa molecola è direttamente coinvolta nella reazione e può essere rilevata molto facilmente nel nostro esperimento. Questo ci permette di analizzare direttamente la reazione dei radicali OH".
In questo modo hanno potuto osservare, passo dopo passo, come si formano i radicali in soluzioni acquose contenenti ossidi di azoto quando vengono irradiati con luce UV e come vengono legati dalla TEMPO. In questo modo sono riusciti a misurare anche uno stato intermedio inaspettato, consentendo di ricostruire con precisione il percorso di reazione. I risultati mostrano che il protone del radicale idrossile reagisce per primo con la TEMPO. Per lo scavenging dei radicali idrossilici da parte del TEMPO, dimostriamo che il meccanismo non procede attraverso uno stato intermedio legato tra le due molecole, come è stato proposto in letteratura, ma invece attraverso un trasferimento di elettroni. È una scoperta sorprendente", afferma Alexander Föhlisch. Questo studio ha permesso al suo team di sviluppare un nuovo metodo per studiare i radicali in soluzione, consentendo di osservare selettivamente dove si rompono i legami e se ne formano di nuovi.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Leo Cordsmeier, Wagner Ribeiro da Silva Neto, Mattis Fondell, Rolf Mitzner, Vinícius Vaz da Cruz, Sebastian Eckert, Alexander Föhlisch; "Mechanisms of Hydroxyl Radical Chemistry in Aqueous Solution Triggered by Photoexcitation and Probed by Soft X-rays"; Journal of the American Chemical Society, Volume 148, 2026-2-17
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