Scolpire nanoparticelle

In un articolo recentemente pubblicato su "Science", un gruppo di ricercatori dell'"Istituto Catalano di Nanotecnologia" ha dimostrato l'efficacia di un nuovo metodo per produrre nanoparticelle cave dotate di una larga varietà di forme, anche dalla geometria notevolmente complessa. Al di là della loro intrinseca bellezza (che potete ammirare nella foto qui a fianco), simili nanostrutture rappresentano un grande passo avanti per la nanotecnologia grazie alle loro possibili applicazioni nel campo del "drug delivery" e della nanomedicina, della catalisi, e persino come componenti di macchine e robot di dimensioni nanometriche.

Costruire oggetti tridimensionali alla nanoscala, modellandoli secondo necessità, è qualcosa di davvero complicato e che presenta grandissime sfide tecnologiche. Per questo, fino ad oggi, gli scienziati si sono quasi sempre limitati a sfruttare le proprietà di nanotubi e nanostrutture senza modificarne la forma. Procedendo in questo modo, però, i gradi di libertà nell’assemblaggio e nella definizione della struttura di questi "nano-oggetti" sono sempre stati decisamente bassi.
Grazie ai ricercatori catalani autori dell'articolo questo problema adesso potrebbe essere risolto. Controllando grandezze come temperatura, tensione superficiale e forze intermolecolari delle sostanze presenti nell'ambiente circostante è possibile scegliere il grado di uniformità e il tipo di struttura dei nano-oggetti che vengono prodotti a partire da vari materiali. In particolare, ad esempio, lasciando interagire metalli liquidi che hanno tempi di diffusione diversi si possono creare piccoli manufatti bucati o a più strati (effetto Kirkendall). Oppure, mescolando un metallo ridotto (cioè al quale sono stati aggiunti elettroni) con un altro in stato ossidato (con meno elettroni) e con caratteristiche elettrochimiche particolari è possibile ottenere nano-oggetti rivestiti di uno dei due materiali (deposito galvanico). Questi due processi; l'effetto Kirkendall e la galvanizzazione, così come altre tecniche di corrosione, sono comunemente usate alla macroscala in numerosi processi industriali. Per questo motivo, il lavoro degli scienziati catalani è particolarmente promettente dal punto di vista commerciale, vista la relativa facilità con cui queste tecniche possono essere adottate su scala industriale.

"Si apre dunque la strada per un nuovo modo di modellare le nanoparticelle – ha commentato, sempre su Science, Wolfgang Parak dell’Università di Marburg – che finalmente ci permetterà di strutturarle in modo da incontrare perfettamente i nostri bisogni".

Nella figura qui sotto potete trovare le immagini (accostate ai rispettivi schemi) di alcune delle strutture create dai ricercatori; si va da nanoparticelle a forma di scatola aperta, di scatola polimetallica con doppie pareti e pori, fino a scatole compartimentate con pareti interne, nanoaghi di varie forme e fullereni metallici.