(PhysOrg.com) -- I processi di auto-organizzazione che coinvolgono blocchi chimici sono la base di molti processi biologici e sono sempre più di interesse nel campo della sintesi dei materiali, ad esempio nella produzione di nanocompositi altamente ordinati o materiali ad alta porosità con proprietà speciali.
Nel diario Angewandte Chemie , Bruno Alonso ed Emmanuel Belamie dell'Istituto Charles Gerhardt di Montpellier (Francia) hanno presentato un romanzo, approccio altamente versatile alla sintesi su larga scala di una nuova famiglia di nanocompositi bioorganici-inorganici, con un grado di controllo precedentemente irraggiungibile sulla composizione e sulla struttura dei materiali prodotti.
I nanocompositi sono materiali solidi costituiti da diverse sostanze, uno dei quali è sotto forma di nanoparticelle. Le proprietà dei compositi differiscono notevolmente da quelle dei singoli componenti puri. I nanocompositi possono anche fungere da “stampi” per la produzione di sostanze porose. Questi hanno potenziale applicazione nelle aree di stoccaggio del gas, catalisi, o separazione dei materiali.
Per la loro sintesi, i ricercatori hanno scelto di utilizzare un processo sol-gel, una tecnica popolare per la produzione di strutture di rete inorganiche. Nella prima fase avevano bisogno di generare un sol:una sospensione di particelle nanoscopiche finemente suddivise in un solvente. La loro sfida era ottenere la co-sospensione dei due diversi componenti, precursori del biossido di silicio (oligomeri silossanici) e nanotubi di chitina dai gusci dei gamberetti (una risorsa rinnovabile). Però, questi due componenti richiedono condizioni diverse per rimanere in sospensioni stabili senza precipitazioni incontrollate. I ricercatori hanno prodotto una sospensione alcolica sostituendo lentamente l'acqua con l'etanolo. Attraverso la lenta rimozione del solvente, un gel formato. I gel sono sostanze gelatinose; contengono solidi ma sciolti, reticolato, strutture polimeriche tridimensionali.
Il sol può essere "versato" in uno stampo desiderato ed essiccato oppure può essere atomizzato in particelle sferiche. Questo processo si traduce in un nanocomposito composto da bastoncini di chitina completamente incorporati in una matrice di biossido di silicio. Il meccanismo con cui ciò avviene si basa su un'aggregazione auto-organizzata delle molecole di chitina e su deboli forze di attrazione tra chitina e oligomeri silossanici.
La stabilità delle sospensioni alcoliche apre un'ampia gamma di possibilità per la produzione di materiali con rapporti di volume controllabili, disposizioni spaziali, e morfologie. Se viene applicato un campo magnetico durante la preparazione del materiale, i bastoncini di chitina si allineano in parallelo. Se il nanocomposito viene riscaldato, i bastoncini di chitina possono essere bruciati per lasciare cavità. Questo forma un materiale altamente poroso con proprietà interessanti.
