I ricercatori della McGill University hanno scoperto un nuovo modo per unire i materiali utilizzando gli ultrasuoni. Gli ultrasuoni, suoni così alti da non essere udibili, vengono normalmente utilizzati per frantumare le particelle nell'acqua. In un recente studio, il team di ricercatori, guidato dal professore della McGill Jake Barralet, dalle facoltà di Odontoiatria e Medicina, scoperto che se le particelle fossero ricoperte di fosfato, potrebbero invece legarsi insieme in forti agglomerati, delle dimensioni di granelli di sabbia. I loro risultati sono pubblicati sulla rivista Materiale avanzato .
Le nanoparticelle sono estremamente utili ma difficili da contenere perché invisibili e facilmente trasportabili nell'aria. Possono anche entrare facilmente nel corpo, creare una preoccupazione per la sicurezza dei lavoratori dell'industria e del pubblico. Un nuovo metodo per attaccare le nanoparticelle l'una all'altra in qualcosa che puoi maneggiare in sicurezza con le dita, senza modificare le loro proprietà utili, potrebbe avere implicazioni per una serie di applicazioni quotidiane.
"L'utilizzo degli ultrasuoni è un processo a basso consumo energetico molto delicato rispetto ai tradizionali forni e alla saldatura, quindi anche i farmaci attivi e gli enzimi possono essere facilmente incorporati nei vettori per creare nuovi materiali ibridi, "dice il prof. Barralet, investigatore principale dello studio e direttore della ricerca presso il Dipartimento di Chirurgia presso l'Istituto di ricerca del McGill University Health Center (RI-MUHC).
Gli ultrasuoni inducono bolle di breve durata (note come cavitazione) che creano, per una frazione di microsecondo, quando crollano, "punti caldi" di migliaia di gradi. Poiché questa formazione di bolle è un processo casuale e poco frequente, gli scienziati hanno lottato con i modi per sfruttare questo fenomeno incredibilmente potente per assemblare materiali piuttosto che per distruggerli. La chiave della scoperta del team McGill è stata lo sviluppo di un modo per localizzare la cavitazione sulla superficie delle nanoparticelle. Ciò ha portato alla scoperta che il loro rivestimento di fosfato interagisce con i radicali instabili creati in questi punti caldi e fa sì che le nanoparticelle si "saldino" insieme in modo irreversibile.
Proprio come un barman (cameriere di cocktail) mescola le bevande per creare il tuo martini preferito, gli scienziati dei materiali ora possono semplicemente mescolare insieme nanoparticelle preformate e zapparle nel bagno ad ultrasuoni per creare nuovi materiali di microparticelle ibridi e completamente funzionali, strani e meravigliosi, come catalizzatori ceramici conduttivi, polimeri magnetici, e metalli carichi di droga.
"La nostra scoperta può aiutare ad alleviare la perdita di platino dai convertitori catalitici negli scarichi delle auto, Per esempio. La metà del platino estratto ogni anno in tutto il mondo viene utilizzato per realizzare convertitori catalitici e fino alla metà di questo platino viene disperso nell'atmosfera durante la vita dell'auto. Ciò deriva dalla mancanza di un metodo migliore, fino ad ora, per legare le nanoparticelle in modo robusto e durevole pur mantenendo la loro attività".
Il coautore dello studio ed ex studente di dottorato McGill, David Basset, ha contribuito a fare la scoperta quando ha individuato qualcosa di insolito sul fondo del suo bagno a ultrasuoni.
"Invece di rimpicciolire, queste cose crebbero e continuarono a crescere. Abbiamo salito molti vicoli ciechi e mi ci sono voluti tre anni per svelare cosa stava succedendo. È stato faticoso, ma ora è davvero soddisfacente avere finalmente una presa su di esso".
