I ricercatori di NC State sviluppano una tecnica per assemblare nanoparticelle in filamenti (a sinistra) in un liquido. I filamenti possono essere spezzati (al centro) e poi riassemblati (a destra). Credito:Bhuvnesh Bharti.
Se vuoi formare catene molto flessibili di nanoparticelle in un liquido per costruire minuscoli robot con giunti flessibili o creare gel magneticamente autorigeneranti, devi tornare all'infanzia e pensare ai castelli di sabbia.
In un articolo pubblicato questa settimana in Materiali della natura , ricercatori della North Carolina State University e della University of North Carolina-Chapel Hill mostrano che le nanoparticelle magnetiche racchiuse in gusci liquidi oleosi possono legarsi insieme in acqua, proprio come le particelle di sabbia mescolate con la giusta quantità di acqua possono formare castelli di sabbia.
"Perché olio e acqua non si mescolano, l'olio bagna le particelle e crea tra loro ponti capillari in modo che le particelle aderiscano tra loro al contatto, " disse Orlin Velev, INVISTA Professore di Ingegneria Chimica e Biomolecolare presso NC State e corrispondente autore dell'articolo.
"Quindi aggiungiamo un campo magnetico per organizzare le catene di nanoparticelle e fornire direzionalità, " disse Bhuvnesh Bharti, professore assistente di ricerca di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State e primo autore dell'articolo.
Raffreddare l'olio è come asciugare il castello di sabbia. Riducendo la temperatura da 45 gradi Celsius a 15 gradi Celsius si congela l'olio e rende fragili i ponti, portando alla rottura e alla frammentazione delle catene di nanoparticelle. Eppure le catene di nanoparticelle spezzate si riformano se la temperatura aumenta, l'olio si liquefa e alle particelle viene applicato un campo magnetico esterno.
"In altre parole, questo materiale è sensibile alla temperatura, e queste strutture morbide e flessibili possono essere smontate e riorganizzate, " ha detto Velev. "E non ci sono altre sostanze chimiche necessarie."
"Questa ricerca è stata il risultato di una collaborazione avviata dal Centro di scienza e ingegneria per la ricerca sui materiali della NSF che facilita le interazioni tra le università del triangolo". ha detto Michael Rubinstein, John P. Barker Distinguished Professor of Chemistry presso UNC e uno dei coautori dell'articolo.
