Una svolta significativa nello studio delle dinamiche dei sistemi molecolari è stata registrata da scienziati israeliani. Ricercatori dell'Università Ben-Gurion, in collaborazione con l'Istituto Tecnologico Technion, hanno identificato una molecola con la capacità unica di passare con estrema rapidità tra uno stato aromatico e uno anti-aromatico. Questo fenomeno rivoluzionario è interamente governato dai principi della meccanica quantistica, in particolare il tunneling, e promette di aprire nuove frontiere nello sviluppo della scienza dei materiali.
L'oggetto centrale di questa indagine è la molecola nota come dinaphtho-[2,1-a: 1,2-f]pentalene. La sua struttura fondamentale è composta da un nucleo di pentalene collegato a una doppia struttura ad anello. Le analisi computazionali condotte dal team hanno rivelato una notevole asimmetria nella distribuzione elettronica: mentre uno degli anelli manifesta proprietà aromatiche, l'altro esibisce caratteristiche anti-aromatiche. È proprio questa intrinseca contraddizione strutturale a facilitare le transizioni fulminee tra le due configurazioni attraverso il meccanismo del tunneling quantistico.
I dati cruciali emersi dalla ricerca evidenziano una velocità di tunneling degli atomi di carbonio assolutamente eccezionale. Il ricercatore principale, Sebastian Kozuch, ha attribuito questa rapidità straordinaria alla ristrettezza della barriera energetica che deve essere superata. Kozuch ha sottolineato come un tunneling così impetuoso sia un evento raro, osservato finora solo in questo e in pochi altri tipi di reazioni chimiche. In sostanza, la molecola si trova in uno stato di superposizione, esistendo simultaneamente sia come entità aromatica che anti-aromatica, un concetto che richiama il celebre esperimento mentale del gatto di Schrödinger. Questa dualità intrinseca, osservata a livello molecolare, sfida le nozioni classiche di stabilità e configurazione chimica.
Tradizionalmente, le strutture aromatiche, come il benzene, sono considerate altamente stabili, mentre quelle anti-aromatiche, come il pentalene, sono note per la loro instabilità. La scoperta ha innescato un dibattito all'interno della comunità scientifica riguardo la natura precisa del secondo stato. Mikel Sola, ad esempio, ha suggerito che gli indici potrebbero indicare uno stato non-aromatico piuttosto che uno stato autenticamente anti-aromatico. Nonostante queste divergenze terminologiche, Kozuch ha ribadito che il fatto stesso di osservare il cambiamento di aromaticità tra le forme costituisce di per sé un risultato scientifico di primaria importanza, indipendentemente dalle etichette attribuite.
La comprensione degli effetti quantistici in chimica, incluso il tunneling – dove una particella supera una barriera energetica senza possedere l'energia cinetica classica sufficiente – è in continua espansione. Questa scoperta apre concretamente la strada alla creazione di materiali avanzati dotati di caratteristiche elettroniche finemente sintonizzabili. La capacità di controllare la transizione tra stati aromatici e anti-aromatici a livello quantistico potrebbe portare a innovazioni in campi come l'elettronica molecolare e lo stoccaggio di energia. Kozuch ha inoltre avanzato l'ipotesi della possibilità di ricreare sperimentalmente questo stato di superposizione in fase gassosa, operando a pressione e temperatura ridotte, prospettando così nuovi orizzonti per il progresso tecnologico e la chimica del futuro.