Realizzare le tue ceramiche può essere un modo per esprimere la tua creatività, ma alcune tecniche e materiali utilizzati nel processo potrebbero portare cattive notizie per la tua salute e l'ambiente. Se non adeguatamente preparato, alcune ceramiche smaltate possono lisciviare metalli pesanti potenzialmente dannosi. Gli scienziati ora segnalano progressi verso un nuovo tipo di smalto che include nanoparticelle d'oro e d'argento, che sono meno tossici e più rispettosi dell'ambiente rispetto alle formulazioni attualmente utilizzate, pur fornendo colori vivaci.

I ricercatori stanno presentando i loro risultati attraverso la piattaforma online SciMeetings dell'American Chemical Society (ACS).

Gli smalti rendono la ceramica lucida e impermeabile, e aggiungono anche colore, che si rivela cuocendo l'oggetto di argilla in un forno. Questi materiali sono noti per contenere ingredienti potenzialmente dannosi, anche se molti produttori li hanno ora rimossi. "Ma anche oggi, si possono ancora trovare in commercio smalti per ceramica che contengono metalli pesanti nocivi, "dice Ryan Coppage, dottorato di ricerca, ricercatore principale del progetto. "Il raggiungimento dei colori più brillanti ha richiesto tradizionalmente l'utilizzo di quantità maggiori di metalli pesanti, come bario e cadmio, che possono lisciviare dalla superficie e sono tossici a tali livelli."

Per sviluppare uno smalto più sicuro del colore desiderato, i ricercatori si sono rivolti a minuscole nanoparticelle di oro e argento. Sebbene questi metalli siano tecnicamente considerati "pesanti, " sono considerati benigni in piccole quantità. Infatti, sono spesso utilizzati in applicazioni mediche, come nelle iniezioni per l'artrite reumatoide e come ingredienti in preparati antimicrobici. L'oro e l'argento hanno una lucentezza metallica gialla o bianca altamente riconoscibile se visti su macroscala, ma quando ridotto al livello della nanoscala, cioè, tra 1 e 100 nanometri per particella:possono assumere tonalità completamente diverse. Il loro colore cambia, a seconda della dimensione della particella; particelle d'oro su scala nanometrica possono produrre rossi e blu profondi, e quelli piccoli d'argento possono apparire rossi o anche verde brillante.

Come risulta, le nanoparticelle d'oro e d'argento sono utilizzate da secoli nelle opere d'arte, senza che gli artigiani lo sappiano. "Le nanoparticelle utilizzate nei lavori storici erano accidentali piuttosto che intenzionali, "dice Nathan Dinh, che ha lavorato nella squadra. Lui e Coppage sono all'Università di Richmond. In epoca medievale, gli artigiani macinavano oro e argento in una polvere finissima o usavano sali d'oro o d'argento nei loro lavori, come vetrate e calici dai colori vivaci. "Nei tempi moderni, nessuno ha davvero messo da zero le nanoparticelle d'oro e d'argento negli smalti, in modo che possano essere cotti negli stessi forni che usano oggi gli artisti, " Dinh dice. "Questo è quello che stiamo cercando di fare con il nostro lavoro. Il nostro obiettivo è implementare tecniche storiche utilizzando la tecnologia e il know-how moderni."

Per ottenere lo smalto ceramico ottimale, i ricercatori hanno iniziato con una semplice base di smalto e l'hanno mescolata con diverse combinazioni e dimensioni di sali e nanoparticelle di oro e argento. Da li, hanno applicato questi smalti di prova a oggetti di argilla e li hanno cotti in un forno di ceramica tradizionale utilizzato dagli artisti locali. All'esame microscopico, i ricercatori hanno scoperto che il processo di cottura cambia la forma e le dimensioni delle nanoparticelle, che a sua volta influenza il colore finale. Le tonalità risultanti dipendevano dalla fonte dei metalli, così come le concentrazioni utilizzate. E combinando entrambi i metalli nello stesso smalto, Dinh e Coppage potevano produrre un'ampia gamma di colori con le stesse attrezzature dei ceramisti per hobby.

Poiché per questo nuovo smalto è necessaria solo una piccola frazione di metallo prezioso, è sia economico che rispettoso dell'ambiente. Infatti, i ricercatori stimano che la glassatura di una singola tazza costerebbe solo tra i 30 ei 40 centesimi. E poiché queste nanoparticelle sono molto più efficienti nella produzione di colori rispetto ad altri metalli, i ricercatori avevano solo bisogno di aggiungere una piccolissima quantità di oro o argento, circa lo 0,01% in peso. Questo è in contrasto con gli smalti convenzionali che contengono metalli pesanti; questi smalti contengono spesso il 5-15% di metalli pesanti in peso, con smalti di manganese che contengono fino al 50% per la lucentezza metallica.

Prossimo, Coppage e il team hanno in programma di esplorare ulteriormente esattamente come il processo di cottura cambia le nanoparticelle d'oro e d'argento, che li aiuterà a mettere a punto i colori risultanti. Quindi, hanno in programma di incorporare altre nanoparticelle metalliche negli smalti, potenzialmente portando a una gamma più ampia di colori di cui la comunità artistica può trarre vantaggio.