RICERCA UNIPD - “PHOENIX”, LA MOLECOLA CHE RINASCE: IL FOTOCATALIZZATORE ORGANICO È CAPACE DI CAMBIARE STRUTTURA E FUNZIONE DURANTE LA REAZIONE

 

                                                         In foto:  Simulazione virtuale della ricomposizione di Phoenix

La scoperta pubblicata su «Nature Catalysis» permette di preparare in modo verde e

sostenibile numerose molecole con potenziale attività biologica

La fotocatalisi utilizza la luce per promuovere reazioni chimiche in condizioni miti, ma i

fotocatalizzatori tradizionali sono generalmente limitati a un solo tipo di reattività.

Nel lavoro pubblicato su «Nature Catalysis» con il titolo "Bimodal multiphoton catalysis via

structural regeneration", ricercatori dell’Università di Padova congiuntamente con quelle di

Ferrara, Parma e Perugia hanno sviluppato un fotocatalizzatore organico capace di cambiare

struttura e funzione durante la reazione.

La molecola, chiamata Phoenix, “Fenice”, viene temporaneamente frammentata dalla luce in

diverse specie reattive che svolgono funzioni opposte e complementari, per poi ricombinarsi e

rigenerare il catalizzatore originale. Normalmente la creazione simultanea di due processi così

estremi produrrebbe una miscela caotica di scarti. In questo caso invece la reazione è reversibile e la

molecola stessa controlla l'equilibrio, facendo unire solo i frammenti giusti e rigenerando il

catalizzatore iniziale.

I ricercatori hanno sviluppato una nuova strategia chimica capace di orchestrare nello stesso

processo e contemporaneamente due reazioni opposte: una riduzione (cessione di elettroni) e

un’ossidazione (sottrazione di elettroni) estremamente difficili da ottenere insieme.

«Sfruttando la luce, il sistema genera elettroni estremamente reattivi capaci di spezzare legami

chimici molto resistenti. Mentre questi elettroni attivano le molecole più ostiche, il catalizzatore si

attiva a sua volta per ossidare altri composti - sottolinea Luca Dell'Amico del Dipartimento di

Scienze Chimiche dell'Università di Padova e coordinatore della ricerca pubblicata -. I

frammenti chimici creati da queste due azioni parallele si uniscono tra loro, dando vita a oltre 50

nuovi prodotti chimici con rese fino al 78%. Non solo, il catalizzatore non si consuma: alla fine del

processo si rigenera da solo ed è pronto a ricominciare senza bisogno di sostanze chimiche esterne

che guidino la reazione. Siamo riusciti a sfruttare la naturale flessibilità della molecola catalitica per

coprire un intervallo energetico eccezionalmente ampio, trasformando quello che normalmente

sarebbe un punto debole della molecola nella sua vera forza. Siamo riusciti a coprire una "finestra

energetica" record di 5,7 Volt nello stesso contenitore di reazione, qualcosa che fino ad oggi era

considerato quasi impossibile nella chimica organica».

La stessa molecola può utilizzare la luce per svolgere compiti diversi durante una singola

reazione, rendendo possibili trasformazioni chimiche particolarmente difficili. È come se un unico

catalizzatore potesse trasformarsi, utilizzare l’energia della luce in modi differenti e infine tornare

alla sua forma iniziale. I ricercatori sono riusciti anche a osservare direttamente alcuni dei

rapidissimi eventi che avvengono dopo l’assorbimento della luce, chiarendo come il catalizzatore si

trasforma e successivamente si rigenera.

«Il nuovo principio è stato utilizzato per preparare in modo verde e sostenibile numerose

molecole con potenziale attività biologica, comprese strutture difficili da ottenere con metodi

convenzionali – conclude Luca Dell'Amico -. Più che una singola nuova reazione, lo studio

propone quindi un nuovo modo di utilizzare la luce per controllare le trasformazioni chimiche,

sfruttando la capacità di un catalizzatore di modificarsi temporaneamente e poi “rinascere”».

LINK CON FOTO E VIDEO di RICERCA PHOENIX: Foto Laboratorio - Luca Dell_Amico -

Video esperimento

Link alla ricerca: https://www.nature.com/articles/s41929-026-01593-w

Titolo: “Bimodal multiphoton catalysis via structural regeneration” - «Nature Catalysis» 2026

Autori: Cristian Rosso, Giorgia Barison, Federico Droghetti, Nicola Michelazzo, Andrea Sartorel,

Giorgio Pelosi, Marco Bortolus, Sara Bonacchi, Stefano Visentini, Alessia Marrese, Giovanni Bistoni,

Sofia Lerda, Vittoria Burigana, Elisabetta Collini, Paolo Costa, Mirco Natali & Luca Dell’Amico