I ricercatori della Chalmers University of Technology e della Technical University of Denmark hanno sviluppato un metodo che consente di mappare le risposte individuali delle nanoparticelle in diverse situazioni e contesti. I risultati aprono la strada a migliori nanomateriali e nanotecnologie più sicure e sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

In futuro quasi tutte le nuove tecnologie si baseranno in qualche modo sulla nanotecnologia. Ma le nanoparticelle sono personalità capricciose. Anche quando sembrano uguali da lontano, sono ostinatamente individuali quando ingrandisci ciascuno di essi.

Svetlana Alekseeva e Christoph Langhammer alla Chalmers University of Technology in Svezia, insieme ai ricercatori dell'Università tecnica della Danimarca, hanno scoperto perché diverse nanoparticelle policristalline si comportano così distintamente quando entrano in contatto con l'idrogeno. Questa conoscenza è essenziale per sviluppare rivelatori di idrogeno migliori, che dovrebbero svolgere un ruolo importante nella sicurezza delle auto a idrogeno.

"I nostri esperimenti hanno mostrato chiaramente come la reazione con l'idrogeno dipenda dalle specifiche del modo in cui le nanoparticelle sono costruite. È stato sorprendente vedere quanto fosse forte la correlazione tra proprietà e risposta - e quanto bene potesse essere prevista teoricamente, "dice Svetlana Alekseeva, un Postdoc presso il Dipartimento di Fisica della Chalmers University of Technology.

Una nanoparticella di un determinato materiale è composta da un numero di grani o cristalli più piccoli. Il numero dei grani e come sono disposti è quindi cruciale nel determinare come la particella reagisce in una certa situazione o con una certa sostanza.

Alekseeva e i suoi collaboratori hanno prodotto mappe - effettivamente ritratti virtuali - di singole nanoparticelle di palladio. Le immagini mostrano i grani come un numero di campi che vengono combinati in una mappa. Alcune particelle sono costituite da un gran numero di grani, altri hanno meno grani, e i campi confinano l'uno con l'altro in modi diversi.

Questo nuovo metodo di caratterizzazione delle nanoparticelle si basa su una combinazione di microscopia elettronica e microscopia ottica. Gli stessi individui vengono esaminati utilizzando entrambi i metodi ed è possibile monitorare la loro risposta quando incontrano altre sostanze. Ciò consente quindi di mappare le proprietà dei materiali di base delle nanoparticelle a livello individuale, e vedere come queste correlano con la risposta delle particelle quando interagiscono con il loro ambiente.

Di conseguenza si apre una gamma quasi infinita di possibilità per ulteriori ricerche e per lo sviluppo di prodotti e nanomateriali che sono sia tecnicamente ottimizzati che più sicuri dal punto di vista ambientale e sanitario.

Le nanoparticelle che sono state studiate funzionano anche come sensori in sé. Quando sono illuminati, rivelano come reagiscono con altre sostanze, come vari gas o fluidi. Il team di ricerca di Langhammer sta attualmente lavorando su diversi progetti in questo settore, compresi alcuni relativi al rilevamento dell'idrogeno.

Ma la conoscenza delle nanoparticelle è necessaria in una serie di diversi campi della società. Questi includono, Per esempio, nei nuovi dispositivi elettronici, batterie, celle a combustibile, convertitori catalitici, tessili e in ingegneria chimica e biotecnologia. Ci sono ancora molte cose che non sappiamo su come operano queste piccole particelle o su come influenzeranno noi e l'ambiente a lungo termine.

"La nanotecnologia si sta sviluppando rapidamente nel mondo, ma finora la ricerca sulla nanosicurezza non sta procedendo allo stesso ritmo. Dobbiamo quindi comprendere molto meglio i rischi e cosa distingue una nanoparticella pericolosa da una non pericolosa, "dice Christoph Langhammer, Professore Associato presso il Dipartimento di Fisica, a Chalmers.

"Il nostro lavoro indica che non tutto è come sembra:sono i dettagli che sono cruciali. Per capire se e perché le nanoparticelle sono pericolose per l'uomo, animali o natura, dobbiamo anche guardarli individualmente. Il nostro nuovo metodo ora ci consente di farlo".