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Jul 27, 2023

Le nanoargille programmabili sono un nuovo strumento per la chimica

"Immaginate una palla koosh in cui le migliaia di fili di gomma che si irradiano dal nucleo della palla sfoggiano ciascuno una perla carica elettricamente all'estremità", dice Gary Baker. (Credito: Getty Images) Sei libero di farlo

"Immaginate una palla koosh in cui le migliaia di fili di gomma che si irradiano dal nucleo della palla sfoggiano ciascuno una perla carica elettricamente all'estremità", dice Gary Baker. (Credito: Getty Images)

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I materiali microscopici costituiti da argilla potrebbero svolgere un ruolo nel futuro della chimica dei materiali sintetici.

Consentendo agli scienziati di produrre strati chimici su misura per compiti specifici, le nanoargille possono avere un’ampia varietà di applicazioni, anche in campo medico o nelle scienze ambientali.

Una parte fondamentale del materiale è la sua superficie caricata elettricamente, afferma Gary Baker, co-investigatore principale del progetto e professore associato presso il dipartimento di chimica dell'Università del Missouri.

"Immaginate una palla koosh in cui le migliaia di fili di gomma che si irradiano dal nucleo della palla sfoggiano ciascuno una perlina carica elettricamente all'estremità", dice Baker. “È analogo a un magnete: le cose caricate positivamente si attaccano a quelle caricate negativamente. Ad esempio, le nanoargille caricate positivamente potrebbero attrarre un gruppo di sostanze chimiche fluorurate dannose note come PFAS, o “sostanze chimiche per sempre”, che sono caricate negativamente. Oppure, rendendo la nanoargilla caricata negativamente, può attaccarsi a cose come gli ioni di metalli pesanti come il cadmio, che sono caricati positivamente, e aiutare a rimuoverli da un corpo idrico contaminato.

Oltre alla carica elettrica, ogni nanoargilla può essere personalizzata con diversi componenti chimici, ad esempio mescolando e abbinando parti diverse. Ciò li rende utilizzabili nella progettazione di sensori diagnostici per l'imaging biomedico o il rilevamento di esplosivi e ordigni.

"Essenzialmente, queste nanoargille rappresentano elementi chimici progettati con funzioni specifiche che sono assemblati in fogli microscopici bidimensionali estremamente sottili, più sottili di un filamento di DNA umano e 100.000 volte più sottili di un foglio di carta", afferma Baker. “Possiamo personalizzare la funzione e la forma dei componenti chimici presentati sulla superficie della nanoargilla per realizzare qualunque cosa vogliamo costruire. Abbiamo appena rivelato la punta dell’iceberg di ciò che questi materiali possono fare”.

I materiali bidimensionali sono molto ricercati perché possono rivestire superficialmente l'esterno di un oggetto voluminoso con uno strato sottile e conforme e introdurre proprietà superficiali completamente diverse rispetto all'oggetto sottostante.

"Mescolando e abbinando alcune cose come ioni diversi o nanoparticelle d'oro, possiamo progettare rapidamente una chimica che non è mai esistita prima, e più la personalizziamo, più si apre una gamma più ampia di applicazioni", afferma Baker.

L'articolo appare in ACS Applied Engineering Materials. I coautori provengono dall’Accademia navale degli Stati Uniti, dalla Florida Gulf Coast University e dall’Università del Missouri. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresenta le opinioni ufficiali del governo degli Stati Uniti.

Fonte: Università del Missouri

DOI studio originale: 10.1021/acsaenm.3c00243

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