Studio delle molecole: anche le somiglianze si attraggono

Come è noto, le particelle cariche positivamente e negativamente si attraggono, mentre le particelle con la stessa carica si respingono.

Tuttavia, i ricercatori del Dipartimento di Chimica dell'Università di Oxford hanno dimostrato che particelle cariche simili sospese nei liquidi possono attrarsi a vicenda, con l'effetto osservato che varia a seconda del solvente e del segno di carica. Usando la microscopia a campo chiaro, il team ha tracciato minuscole particelle di silice caricate negativamente sospese nell'acqua e ha scoperto che quando erano distanti tra loro, si attraevano a vicenda, formando grappoli disposti esagonali. Tuttavia, le particelle di silice caricate positivamente non hanno formato cluster simili nell’acqua.

Tuttavia, nel caso di solventi come gli alcoli, la situazione è opposta: le cariche negative si respingono, mentre le cariche positive si attraggono.

La nuova scoperta non solo confuta le credenze esistenti, ma potrebbe anche trovare un'applicazione diretta nei processi che coinvolgono le interazioni intermolecolari che si verificano nelle soluzioni, ad esempio l'autoassemblaggio, la cristallizzazione o la separazione di fase.

Utilizzando la teoria delle interazioni delle particelle che tiene conto della struttura del solvente all'interfaccia, il team ha scoperto che per le molecole caricate negativamente nell'acqua esiste una forza attrattiva che supera la repulsione elettrostatica su grandi distanze, portando alla formazione di cluster . Per le particelle caricate positivamente nell'acqua, questa reazione legata al solvente è sempre repulsiva e non si formano cluster.

L'effetto dell'attrazione dipende dal pH: il team è riuscito a controllare la formazione (o la non formazione) di grappoli di particelle caricate negativamente modificando il pH. Indipendentemente dal pH, le particelle caricate positivamente non formano cluster.

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Al contrario, cambiando il solvente in etanolo (alcol etilico) si è ottenuta la formazione di gruppi esagonali da parte delle molecole di ammino-silice caricate positivamente, mentre la silice caricata negativamente no.

Secondo gli autori, questo fenomeno rappresenta un cambiamento fondamentale nella concezione di processi diversi come la stabilità dei prodotti farmaceutici e chimici o i depositi di particelle patologiche che si verificano nelle malattie umane. I nuovi risultati forniscono anche la prova della capacità di studiare le proprietà dei potenziali elettrici interfacciali generati dai solventi, come il loro segno e la loro grandezza, che in precedenza si riteneva non misurabili.

“Sono davvero molto orgoglioso dei miei dottorandi e degli studenti che hanno lavorato insieme a questa scoperta fondamentale”, ha osservato il professore. Madhavi Krishnan (Dipartimento di Chimica, Università di Oxford), che ha guidato lo studio (PAP)

Paolo Wernicke

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