In molti materiali luminescenti e nei catalizzatori, la tecnologia attuale utilizza due metalli rari e costosi: l’osmio e il rutenio. Anche se molti di noi non lo sanno, il display del nostro smartphone funziona proprio grazie a questi due metalli nobili.
Cromo: 20.000 volte più abbondante dell’osmio
Certamente, se si riuscisse ad impiegare metalli meno rari e costosi potremmo sperare in dispositivi più economici e più sostenibili. Un desiderio che ha spinto i ricercatori dell’Università di Basilea (Svizzera) a sviluppare composti di cromo in sostituzione, visto che il cromo è circa 20.000 volte più abbondante nella crosta terrestre e molto più economico rispetto all’osmio.
I nuovi materiali al cromo sembrano anche catalizzatori efficienti per le reazioni fotochimiche, compresi i processi innescati dall’esposizione alla luce. Se vengono infatti irradiati con una lampada rossa, l’energia della luce può essere immagazzinata in molecole che possono poi fungere da fonte di energia. Potenzialmente, si potrebbero usare questi nuovi materiali nella fotosintesi artificiale per produrre combustibili solari.
Un ambiente speciale per gli atomi di cromo
Ma ecco come hanno fatto gli scienziati svizzeri a far brillare gli atomi di cromo e consentire loro di convertire energia.. Innanzitutto, li hanno integrati in una struttura molecolare organica composta da carbonio, azoto e idrogeno. La struttura organica doveva essere particolarmente rigida in modo che gli atomi di cromo fossero ben impacchettati. Questo ambiente su misura aiuta a ridurre al minimo le perdite di energia dovute a vibrazioni molecolari indesiderate e a ottimizzare le proprietà luminescenti e catalitiche.
Tuttavia, lo svantaggio di questi nuovi materiali è che il cromo richiede una struttura più complessa rispetto all’osmio o al rutenio e, pertanto, saranno necessarie ulteriori ricerche.
Per molto tempo la ricerca di materiali sostenibili ed economici senza metalli nobili si è concentrata principalmente su ferro e rame, ottenendo in alcuni casi risultati promettenti, anche se con proprietà luminescenti e catalitiche inferiori rispetto a quelle di materiali contenenti osmio o rutenio.
Ma con il cromo si ottengono efficienze luminescenti e catalitiche molto vicine a quelle dei materiali che contengono i metalli rari e costosi che si spera di sostituire.
I dettagli della ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Nature Chemistry.
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