Els químics desvelen reaccions desconegudes posant llum als matrassos

Fa més d¿un segle, el químic italià Giacomo Ciamician va imaginar laboratoris oberts en los que la llum del Sol s¿emplearía directament per a reaccions químiques industrials. Esa intuïció es va quedar en aplicacions menors fins fa una dècada.

Fa més d’un segle, el químic italià Giacomo Ciamician va imaginar laboratoris oberts en què la llum del Sol s’usaria directament per a reaccions químiques industrials. Aquella intuïció, no obstant, va quedar en aplicacions menors fins fa una dècada: l’any 2008, el químic David MacMillan, de la Universitat de Princeton (EUA), va demostrar que la llum podia exercir un paper fonamental en reaccions de la mena que s’utilitza per fabricar fàrmacs. Des d’aleshores, la fotoquímica ha tingut una segona joventut.

El febrer passat, Paolo Melchiorre, investigador de l’Institut Català d’Investigació Química (ICIQ, a Tarragona), va publicar a la revista especialitzada Nature una revisió de l’aplicació de la llum en aquesta classe de reaccions.

Estalvi energètic

«Els impactes de la tècnica van des de la producció farmacèutica fins a la de materials. En tots aquests àmbits permet estalviar energia. Podem entreveure l’ús de la llum solar per a produccions industrials de gran escala que ara necessiten molta energia tèrmica», explica Melchiorre.

La idea central de la fotoquímica és proporcionar als materials l’energia que necessiten per reaccionar no pas per mitjà de la calor, com passa fins ara, sinó per mitjà de la llum. «Els investigadors estaven treballant en tècniques per capturar i emmagatzemar l’energia solar. Se’ns va acudir fer servir aquests conceptes en una àrea totalment diferent», recorda MacMillan.

Però l’abast va més enllà de l’estalvi energètic. «El més important és que permet centenars de reaccions completament noves», afirma David MacMillan. En altres paraules, molècules convenientment exposades a la llum reaccionen de formes fins aquest moment inimaginables i molt diferents de quan estan exposades a l’escalfor.

«La tècnica permet molt més control de les reaccions. Pots fer molècules que abans no podies i d’una manera més amigable amb el medi ambient», explica Catherine Holden, investigadora del grup de Melchiorre a l’ICIQ.

El mètode és conegut com a fotocatàlisi ja que rara vegada la llum s’aplica directament als reactius, sinó a un catalitzador, és a dir, a una substància intermèdia que ajuda a desencadenar la reacció. 

Tires de leds i catalitzadors vermells

«Emprem tires de led com les que assenyalen la sortida als cines i les exposem a catalitzadors acolorits», explica Melchiorre. De fet, perquè un objecte pugui absorbir llum visible ha de tenir un color visible: per exemple, els catalitzadors que absorbeixen el blau solen ser taronges.

Per desencadenar una reacció química s’ha de proporcionar als reactius certa energia d’activació. Normalment es fa escalfant-los. La fotoquímica, en canvi, ho fa per mitjà de la llum. Això es tradueix en una particular classe d’excitació de les molècules, que n’afecta els electrons. Com a conseqüència, les reaccions no només tenen lloc a temperatures més baixes, sinó que les molècules en estat excitat fan reaccions noves, inèdites en el cas anterior.

    

Notícies relacionades

BCN tindrà una de les 7 ‘fàbriques d’IA’ europees

¿Què són les tempestes solars?

Prèviament ja s’havia utilitzat llum ultraviolada per generar reaccions químiques. Aquesta llum, però, sol trencar les molècules (és la mateixa llum que produeix el bronzejat, trencant enllaços en les molècules de la pell). Ara, se sap com usar llum visible, que té energia més baixa i que produeix les reaccions sense trencar les molècules.

Aplicacions revolucionàries

Melchiorre creu que la fotocatàlisi podria revolucionar les reaccions d’acoblament, el mètode sintètic per generar molècules més utilitzat a nivell industrial, que va merèixer un nobel l’any 2010.