I ricercatori di ingegneria dell'Università della Florida hanno scoperto che possono accendere determinate nanoparticelle usando un laser a bassa potenza, uno sviluppo che dicono apre le porte a un'ondata di nuove tecnologie nell'assistenza sanitaria, informatica e design automobilistico.

Un articolo sulla ricerca appare nell'edizione online anticipata di questa settimana di Nanotecnologia della natura .

Vijay Krishna, Natanaele Stevens, Ben Koopman e Brij Moudgil affermano di aver usato laser non molto più intensi di quelli trovati nei puntatori laser per illuminarsi, riscaldare o accendere le molecole di carbonio prodotte, conosciuti come fullereni, le cui forme simili a palloni da calcio erano state distorte in certi modi. Hanno detto che la scoperta suggerisce una ventina di nuove importanti applicazioni per queste cosiddette molecole "fulereni funzionalizzate" già in fase di sviluppo per una vasta gamma di industrie e prodotti commerciali e medici.

"La bellezza di questo è che richiede solo un laser a bassissima intensità, " disse Moudgil, professore di scienza e ingegneria dei materiali e direttore del Particle Engineering Research Center della facoltà di ingegneria, dove è stata condotta la ricerca.

I ricercatori hanno utilizzato laser con potenza nell'intervallo di 500 milliwatt. Sebbene debole per gli standard laser, i ricercatori ritengono che i laser abbiano energia sufficiente per avviare lo srotolamento o lo srotolamento dei fullereni modificati o funzionalizzati. Quel processo, loro credono, rilascia rapidamente l'energia immagazzinata quando le molecole si formano nelle loro forme insolite, causando luce, calore o combustione in condizioni diverse.

Il Nanotecnologia della natura carta dice che i ricercatori hanno testato la tecnica in tre possibili applicazioni.

Nel primo, hanno infuso cellule cancerose in un laboratorio con una varietà di fullereni funzionalizzati noti per essere biologicamente sicuri chiamati poliidrossi fullereni. Hanno quindi usato il laser per riscaldare i fullereni, distruggere le cellule cancerose dall'interno.

"Ha causato stress nelle cellule, e poi dopo 10 secondi vediamo le celle scoppiare, " disse Krishna, un associato post-dottorato nel Centro di ricerca sull'ingegneria delle particelle.

Ha detto che la scoperta suggerisce che i medici potrebbero dosare i pazienti con i poliidrossi fullereni, identificare la posizione dei tumori, quindi trattarli utilizzando laser a bassa potenza, lasciando gli altri tessuti illesi. Un'altra applicazione sarebbe quella di visualizzare le posizioni dei tumori o altre aree di interesse nel corpo utilizzando la capacità dei fullereni di illuminarsi.

Il documento riporta anche che i ricercatori hanno utilizzato i fullereni per innescare una piccola carica esplosiva. Il debole laser conteneva molta meno energia degli iniziatori esplosivi elettrici standard, i ricercatori hanno detto, eppure ancora innescato un tipo di fullereni funzionalizzati chiamati fullereni carbossilici. Quell'evento a sua volta ha innescato esplosivi relativamente potenti utilizzati nei tradizionali detonatori.

Estrazione, le squadre di scavatori o di demolizione attualmente conducono le linee elettriche agli esplosivi, un processo lungo e costoso per gli esplosivi a distanza. L'esperimento suggerisce che gli equipaggi potrebbero usare detonatori armati con i fullereni e puntare semplicemente un laser per farli esplodere.

"I tradizionali cappucci a scoppio richiedono molta energia per accendersi:usano un filamento di tungsteno caldo, " disse Natanaele Stevens, un associato post-dottorato nel Centro di ricerca sull'ingegneria delle particelle. "Così, è interessante che possiamo farlo solo con un laser a bassa potenza."

I ricercatori hanno rivestito la carta con poliidrossi fullereni, poi ha usato un laser ad altissima risoluzione per scrivere una versione in miniatura delle lettere "UF". La dimostrazione suggerisce che la tecnica potrebbe essere utilizzata per molte applicazioni che richiedono estremamente minuti, preciso, litografia. Moudgil ha affermato che i ricercatori hanno sviluppato un'applicazione promettente che prevede la creazione di intricati modelli sui chip dei computer.

Sebbene non discusso nel documento, altre potenziali applicazioni includono l'infusione dei fullereni nella benzina, quindi accenderli con i laser anziché con le tradizionali candele nei motori delle auto, disse Moudgil. Poiché è probabile che il processo bruci più benzina che entra nei cilindri, potrebbe rendere le auto più efficienti e meno inquinanti.

I ricercatori hanno identificato più di una dozzina di potenziali applicazioni e richiesto diversi brevetti. L'articolo di questa settimana su Nature Nanotechnology è la prima pubblicazione scientifica sulla scoperta e la nuova tecnica.