La palla puzzle cinese è un'opera d'arte decorativa ornata composta da diversi gusci concentrici che si muovono indipendentemente l'uno dall'altro. Nell'ultimo decennio, Gli scienziati cinesi hanno fornito un metodo universale per la fabbricazione di una struttura su micronanoscala concettualmente simile, chiamata struttura multishell cava (HoMS).

Un nuovo studio condotto dal Prof. Wang Dan dell'Institute of Process Engineering (IPE) dell'Accademia cinese delle scienze propone un nuovo concetto di ordinamento spazio-temporale e comportamento intelligente dinamico negli HoMS. È stato pubblicato in Natura Recensioni Chimica l'11 febbraio

A differenza della sfera cava a guscio singolo o delle nanoparticelle, HoMS ha potenziali applicazioni in campi che vanno dalla conversione e stoccaggio dell'energia alla catalisi, poiché evita il facile agglomerarsi delle nanoparticelle, mantiene il vantaggio di una superficie effettiva, e avvantaggia la trasmissione di massa.

Nella prima fase del loro lavoro, il gruppo ha sviluppato un facile approccio sequenziale di modelli (STA) per la fabbricazione di HoMS. Questo approccio ha realizzato un controllo preciso del numero di shell, spessore, distanza, e l'esposizione delle sfaccettature, modulando così le proprietà della superficie e l'interfaccia dei materiali HoMS.

Nello specifico, i multishell separano lo spazio in vari, sottospazi relativamente isolati. Allo stesso tempo, i pori eterogenei su ciascun guscio facilitano la trasmissione di piccole molecole.

"Quando una molecola o un'onda elettromagnetica si diffonde attraverso HoMS, sperimenta un determinato ordine di ambienti e trascorre un tempo controllabile in ciascuno di essi, " ha detto Wang. "Sulla base della comprensione del rapporto struttura proprietà, chiamiamo questa caratteristica specifica di HoMS come "ordinamento spazio-temporale"."

interessante, nel sistema di antenne dei cianobatteri, diversi pigmenti di antenna vengono caricati in un certo ordine per realizzare la raccolta sequenziale di energia luminosa, che è l'esempio dell'ordinamento spazio-temporale naturale. Questa struttura specifica garantisce il percorso rapido e preciso per accumulare grandi quantità di ossigeno a quantità significative per la vita ossigenata.

"Ispirato dalla natura, riteniamo che la struttura unica suggerisca applicazioni promettenti per HoMS nella raccolta sequenziale delle onde elettromagnetiche, reazioni catalitiche a cascata, rilascio prolungato di farmaci, e tecnologie ibride di stoccaggio dell'energia, " ha detto Wang.

Il gruppo ha anche proposto un'altra proposta promettente:HoMS con spazi isolati in più ambienti chimici potrebbe esprimere un comportamento intelligente dinamico.

Attraverso la modificazione chimica, Gli HoMS possono legare il bersaglio e forse anche auto-evolvere per avere le proprietà desiderate in un momento desiderato, che sarebbe altamente auspicabile nei campi dell'ingegneria chimica e della biochimica.