Il ruolo della formammide come molecola chiave in chimica prebiotica: studio computazionale della sua interazione con superfici minerali

Lo scopo di questa tesi è stato quello di studiare attraverso simulazioni quantomeccaniche i processi coinvolgenti la molecola di formammide (NH2CHO) in interazione con superfici di minerali presenti sulla Terra in epoca prebiotica, quali la silice amorfa. La scelta della formammide è legata sia alla sua abbondanza nelle nubi interstellari sia ai diversi studi recenti che mostrano un suo ruolo centrale per la formazione di mattoni molecolari di precursori prebiotici come l'acido cianidrico (HCN). L'impiego della silice amorfa, quale modello di superficie minerale terrestre, è dovuto anche all'esposizione sulla superficie di centri di adsorbimento (silanoli). I due modelli di silice amorfa utilizzati si distinguono per la densità di silanoli sulla superficie (1.5 e 4.5 OH/nm2) influenzandone le proprietà di interazione con la molecola di formammide. L'obiettivo è fornire un dettaglio atomistico delle interazioni tra la formammide e la silice amorfa, per chiarire il possibile ruolo delle superfici nella cattura di molecole di interesse prebiotico e loro concentrazione all'interfaccia per una successiva reattività. Per entrambe le superfici sono state distinte due tipologie di adsorbimenti, ovvero a basso ed ad alto ricoprimento di formammide, riportando per ogni complesso formammide-silice le caratteristiche geometriche, energetiche e spettroscopiche. I dettagli atomistici e la predizione degli spettri infrarossi nella zona dello stretching del legame CO e del bending del gruppo NH2 sono stati utilizzati per l'interpretazione dei dati spettroscopici sperimentali, utilizzando modelli interpretativi per chiarire quali addotti alla superficie sono responsabili delle bande infrarosse misurate. Infine, a partire da un recente lavoro in letteratura in cui è stata studiata la decomposizione in fase gas della formammide ad HCN per intervento catalitico dell'acqua, è stato, innanzitutto, verificato come il livello di calcolo utilizzato per le simulazioni del processo di adsorbimento potesse o meno riprodurre i percorsi di reazione per la disidratazione della formammide in fase gas e, in seguito, è stato analizzato l'eventuale ruolo della superficie di silice idrofoba (1.5 OH/nm2) nel caratterizzare tale reazione.