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DALLE FOGLIE DI LOTO AL NANOMATERIALE IN GRAFENE PER L’INDUSTRIA DEL FUTURO

Categoria // Ricerca di base e Finanziamenti, ICT e Tecnologie Digitali, Medicina e Biotecnologie, Grafene

Un team internazionale di ricercatori, provenienti dall’Università di Trento, dalla Duke University e dal MIT - Massachusetts Institute of Technology, ha realizzato in laboratorio un innovativo nanomateriale a base di grafene ispirato alle foglie di loto che può essere usato in svariati ambiti industriali, dall’elettronica flessibile alla nanomedicina. Lo studio è disponibile sulla rivista Nature Materials.

Foglia di grafene sperimentale
Foglia di grafene sperimentale

Spesso la ricerca scientifica prende spunto dalla natura per compiere i suoi passi più promettenti. Recentemente, per esempio, un team internazionale di ricercatori ha cercato di creare in laboratorio, lavorando con il grafene, un nanomateriale che riproducesse una delle più sorprendenti e utili caratteristiche dei fiori di loto.

Le foglie del loto, infatti – grazie alla loro particolare struttura – sono fortemente idrofobe, fanno quindi scivolare via l’acqua fangosa dei fiumi e dei laghi in cui vivono, permettendo alla pianta di restare costantemente asciutta, protetta e pulita.

Questa qualità, che rende il loto simbolo di purezza in molti paesi orientali, è anche fortemente richiesta in diversi ambiti industriali, dall’elettronica flessibile e trasparente di prossima generazione fino alla nanomedicina.

Il loto, tuttavia - e qui sorge il problema che la scienza si è impegnata ad affrontare – non presenta una idrorepellenza controllabile.

La sfida degli studiosi – provenienti dalla nostra Università di Trento, dalla Duke University e dal MIT - Massachusetts Institute of Technology - è stata quindi quella di realizzare una foglia artificiale simile a quella naturale ma con caratteristiche governabili e modificabili in laboratorio. Obiettivo: generare una superficie multifunzionale e intelligente, adattabile alle applicazioni più diverse.

La chiave del successo era nascosta in un foglio di grafene, materiale che, grazie alla sua speciale struttura, può riprodurre le caratteristiche di idrorepellenza della foglia di loto in maniera controllata, quindi “all’occorrenza”. A seconda della sua conformazione, infatti, riesce ad attrarre fortemente l’acqua o a respingerla.

Per ottenere questo risultato i ricercatori - dopo calcoli di nanomeccanica e simulazioni atomistiche - hanno fatto aderire uno strato di grafene “stropicciato” a una superficie estremamente cedevole di materiale polimerico; hanno poi applicato una tensione meccanica al substrato: il grafene ha così cambiato forma, passando da corrugato a liscio. Proprio questo effetto “distensivo” ha consentito all’innovativo prodotto di mutare la sua condizione, da superidrofoba a idrofila.

«La foglia artificiale che abbiamo creato – spiega Nicola Pugno, ordinario di Scienza delle Costruzioni al Dipartimento di Ingegneria civile, ambientale e meccanica dell’Università di Trento e coordinatore dello studio – è anche conduttiva e conserva la possibilità di deformazioni estreme senza rottura. Una caratteristica fondamentale, per esempio, per lo sviluppo di sistemi elettronici flessibili di prossima generazione. In più la foglia realizzata è trasparente, con trasparenza anch’essa controllabile. Questo comportamento multifunzionale intelligente è reversibile grazie alla robustezza del sistema, che quindi rimane funzionante per moltissimi cicli. Le applicazioni possono essere molteplici, anche grazie alla dimensione macroscopica del sistema. Per dare un’idea delle potenzialità di questa scoperta, è già stato realizzato come esempio un muscolo artificiale».

Lo studio è disponibile sulla rivista Nature Materials.

 




Sara Occhipinti

Pubblicato:

Venerdì, 01 Febbraio 2013

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