Un team di ricercatori dell'Università della California, Berkeley, ha sviluppato una nuova tecnica per studiare come i materiali morbidi, come la gomma e il Silly Putty, reagiscono alla deformazione a livello molecolare. I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Materials, potrebbero portare a nuovi modi di progettare e ingegnerizzare materiali con proprietà migliorate per un'ampia gamma di applicazioni.

"I materiali morbidi sono ovunque intorno a noi", ha detto l'autore principale dello studio Ting Xu. "Sono utilizzati in qualsiasi cosa, dai pneumatici ai giocattoli, dagli impianti medici agli imballaggi alimentari. Ma fino ad ora non avevamo un buon modo per studiare come questi materiali si comportano a livello molecolare quando sono deformati."

La nuova tecnica, chiamata “spettroscopia di forza a singola molecola”, utilizza un minuscolo ago di vetro per sondare le proprietà meccaniche delle singole molecole. Attaccando un'estremità di una molecola all'ago di vetro e l'altra estremità a una superficie, i ricercatori possono applicare una forza alla molecola e misurare come risponde.

I ricercatori hanno utilizzato la spettroscopia di forza a singola molecola per studiare una varietà di materiali morbidi, tra cui gomma, Silly Putty e gelatina. Hanno scoperto che tutti questi materiali mostravano una risposta simile alla deformazione:diventavano più rigidi man mano che venivano allungati.

"Questo era inaspettato", ha detto Xu. "Pensavamo che i materiali morbidi sarebbero diventati più cedevoli man mano che venivano allungati, ma abbiamo scoperto che è vero il contrario."

I ricercatori ritengono che l'irrigidimento dei materiali morbidi sotto deformazione sia dovuto a un cambiamento nel modo in cui le molecole interagiscono tra loro. Quando questi materiali vengono allungati, le molecole diventano più allineate e formano legami più forti tra loro. Ciò rende i materiali più rigidi.

I risultati di questo studio potrebbero portare a nuovi modi di progettare e ingegnerizzare materiali con proprietà migliorate per un’ampia gamma di applicazioni. Ad esempio, i ricercatori affermano che le loro scoperte potrebbero essere utilizzate per creare nuovi materiali più resistenti all’usura o che possano essere utilizzati negli impianti medici per promuovere la riparazione dei tessuti.

"Siamo entusiasti del potenziale di questa nuova tecnica per aiutarci a comprendere le proprietà meccaniche dei materiali morbidi a livello molecolare", ha affermato Xu. "Crediamo che questa conoscenza potrebbe portare allo sviluppo di nuovi materiali con proprietà migliorate per un'ampia gamma di applicazioni."