Uno studio di ricerca, partecipato da Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), ha scoperto che le strutture in schiuma di dimensioni nanometriche seguono le stesse leggi universali della schiuma di sapone:le piccole bolle scompaiono a favore di quelle più grandi.

Il gruppo scientifico, composto da ricercatori del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Consiglio nazionale spagnolo delle ricerche) - CSIC, l'Universidad Pontificia Comillas de Madrid-UPCO, e UC3M, sono giunti a questa conclusione dopo aver prodotto e caratterizzato la nanoschiuma formata dalla radiazione ionica su una superficie di silicio. Questo studio, recentemente pubblicato sulla rivista, Lettere di revisione fisica , descrive l'evoluzione di queste nanostrutture durante il tempo di irraggiamento.

Per questo scopo, gli scienziati hanno effettuato un esperimento che consisteva nel "bombardamento" di una piccola lastra di silicio con particelle energetiche provenienti da un plasma. L'obiettivo era osservare come la superficie di questo cristallo reagiva a questi diversi "attacchi" di questo tipo di radiazione ionica (si usano ioni:atomi di un gas che hanno perso un elettrone). "All'inizio, stavamo studiando altri metodi di erosione e cercando una struttura increspata sul bordo del nostro campione dopo aver applicato questa tecnica, ma quando abbiamo guardato al suo centro abbiamo osservato una struttura cellulare che ha attirato la nostra attenzione per la sua somiglianza con molti altri sistemi naturali e artificiali, "uno degli autori dello studio, Mario Castro, Professore UPCO, rivelato.

Strutture cellulari più o meno disordinate si trovano in molti sistemi naturali:dalle pelli degli animali, come una giraffa, fare la schiuma da bagno o la schiuma di birra, alla microscopica convezione del fluido, paesaggi di colonne di basalto o diversi materiali cristallini. Questo particolare ordine è evidente anche nelle strutture artificiali e persino in quelle politiche, come l'architettura moderna o la delimitazione delle province sulle mappe.

"È interessante confermare che le stesse leggi universali che regolano le strutture cellulari in altri sistemi stanno regolando anche su scala nanometrica, " ha osservato Rodolfo Cuerno del Dipartimento di Matematica UC3M. "Inoltre, " ha aggiunto "è la prima volta che l'evoluzione di un sistema di questo tipo viene riprodotta abbastanza bene da un'unica equazione differenziale, " che viene applicato anche ad altri sistemi. La validità del modello in questo studio significa che la formazione di determinati schemi auto-organizzati e la dinamica della schiuma sarebbero manifestazioni diverse di uno stesso principio.

"I risultati di questo studio ci aiutano a capire come certi sistemi materiali evolvono in presenza di un agente esterno, come in questo caso di radiazione ionica. Inoltre, esiste interesse di natura pratica per l'importanza delle applicazioni tecnologiche del silicio oltre che per le dimensioni nanometriche in cui si svolge il fenomeno, " ha spiegato Luis Vázquez, dall'Instituto de Ciencia de Materiales (Istituto di Scienza dei Materiali) di Madrid al CSIC.

Le osservazioni sperimentali sono state effettuate utilizzando un microscopio a forza atomica, una macchina di grande precisione. Questo tipo di microscopio ha un'enorme risoluzione spaziale:distingue variazioni di altezza fino a un nanometro (la milionesima parte di millimetro) e movimenti su un piano orizzontale fino a 10 nanometri.

Questa ricerca potrebbe avere ulteriori applicazioni future, poiché in generale, si stanno cercando metodi per produrre strutture con dimensioni nanometriche per usi diversi, secondo gli scienziati:per esempio, al fine di ottenere condizioni favorevoli in determinate reazioni chimiche catalitiche, per ottimizzare lo spostamento dei fluidi in circuiti su così piccola scala o nell'optoelettronica, generare luce laser se determinate strutture sono sufficientemente ordinate.