"Prefabbricati molecolari" per costruire i materiali del futuro

Escogitata dagli scienziati un’innovativa tecnica di costruzione di nuovi materiali artificiali basata su un assemblaggio più flessibile di "prefabbricati" molecolari, blocchetti da costruzione compatti e omogenei (particelle colloidali), costituiti da miliardi di molecole.

I materiali così ottenuti (colloidi artificiali) godono, in virtù della loro struttura interna a grana grossa, di particolari proprietà nell’interazione con la luce e con altre molecole: in futuro potrebbero servire a ripartire le informazioni in corrispondenza dei nodi di una rete in fibra ottica, o fungere da setacci o stampi molecolari.

I prefabbricati molecolari possono essere collegati e assemblati tra loro, tramite filamenti molecolari di Dna o altre sostanze, fissati a specifici punti di attacco sulle superfici. In quelli finora realizzati però, spiega la prestigiosa rivista scientifica Physical Review Letters, il numero e la disposizione dei punti di attacco erano fissi: quattro punti rigorosamente ai vertici di un ideale tetraedro inscritto nella particella colloidale.

La tecnica ideata grazie alla simulazione su potenti calcolatori dal gruppo di ricerca del prof. Claudio Zannoni, dell’Università di Bologna, consente invece di diversificare a 2, 4, 8 o più il numero di attacchi, di disporli a scelta secondo diverse configurazioni geometriche e di modificarne la resistenza. Da qui la maggiore flessibilità nella strutturazione interna dei colloidi e, di conseguenza, nel controllo delle loro proprietà.

"E’ un po’ come quando da bambini facevamo le costruzioni coi mattoncini Lego – spiega Zannoni -. Se possiamo attaccarli non solo sopra e sotto, ma anche davanti e dietro, di lato e agli angoli, possiamo dare libero sfogo alla nostra fantasia e realizzare architetture fino a ieri impossibili".

Questo risultato viene ottenuto applicando opportuni campi elettrici alla superficie delle particelle colloidali, dopo averle rivestite di molecole di cristalli liquidi. Queste servono infatti a determinare i punti di attacco sulla superficie delle particelle. In condizioni normali tendono spontaneamente a disporsi evidenziando i quattro punti ai vertici del tetraedro. Sottoposte ad interazione elettrica variano però la loro disposizione, così da definire le diverse configurazioni dei punti di attacco.

In natura esistono diversi esempi di colloidi. Possono essere solidi, come l’opale; liquidi, come nella maionese; o gassosi, come i fumi. La loro caratteristica è quella di presentare una struttura interna che, a differenza di quella ad esempio di un blocchetto di ghiaccio, non si presenta omogenea, bensì granosa, costituita da particelle dalle dimensioni di millesimi di millimetro: una grana particolarmente grossa quindi, dalla cui porosità derivano proprietà speciali, quali l’iridescenza dell’opale.