Un'immagine di microscopia elettronica a trasmissione (TEM) mostra che i compartimenti sferici sono interconnessi tramite nanocanali. Credito:S. Nunes
un veloce, metodo sicuro per preparare un materiale poroso 3-D che imita la forma di un nido d'ape potrebbe avere ampie applicazioni nella catalisi, consegna farmaci, o per filtrare l'aria per rimuovere inquinanti o virus.
Sia il reticolo di un favo che la simmetria di una diatomea sono strutture viventi complesse che comprendono modelli e forme che hanno a lungo fornito ispirazione per gli scienziati. Un'applicazione recente è lo sviluppo di materiali porosi gerarchici artificiali che siano stabili, tuttavia hanno un'ampia superficie e la capacità di estrarre selettivamente i materiali. Tuttavia, è stato difficile costruire queste strutture su scala nanometrica a causa della loro complessità e ripetibilità dei modelli su tutte le scale, dai singoli compartimenti all'intera struttura.
Una squadra di KAUST, guidato da Suzana Nunes, ha proposto un metodo semplice che, in soli cinque minuti, può produrre un film flessibile con una struttura gerarchica complessa che ha modelli ripetuti di interconnessioni, pori di forma regolare.
Con esperti del Core Lab di imaging e caratterizzazione, il team ha utilizzato il copolimero a blocchi chiamato polistirene-b-poli (tertbutil acrilato) (PS-b-PtBA) per dimostrare questo metodo. Hanno testato varie concentrazioni di PS-b-PtBA con diverse miscele di solventi, gettare le soluzioni risultanti su lastre di vetro e farle evaporare per diversi periodi di tempo per favorire la nucleazione e la crescita di cavità con pareti interconnesse altamente porose. Il film risultante è stato quindi immerso in acqua per sciacquare via il solvente e arrestare la separazione di fase.
"Utilizzando questo metodo creiamo un'importante piattaforma per progettare materiali porosi artificiali che replicano sistemi porosi e complessi altamente ordinati che imitano la natura, " spiega il ricercatore e autore principale Stefan Chisca. "Questi hanno un potenziale uso per le separazioni, come la filtrazione dei virus, e per i ponteggi biologici, come quelli usati per la rigenerazione ossea."
Le strutture gerarchiche regolari ripetute sono mostrate da immagini al microscopio elettronico a scansione (SEM) che illustrano come si è formata la struttura a nido d'ape sulla superficie del materiale. Credito:S. Nunes
Lo studio è pubblicato oggi in Progressi scientifici .
Le strutture gerarchiche regolari ripetute sono mostrate da immagini di microscopia elettronica a scansione (SEM) che illustrano come si è formata la struttura a nido d'ape all'interno del materiale. Credito:S. Nunes
