Quando la nanocellulosa viene combinata con vari tipi di nanoparticelle metalliche, i materiali sono formati con molte nuove ed eccitanti proprietà. Possono essere antibatterici, cambiare colore sotto pressione, o convertire la luce in calore.

"Per dirla semplicemente, produciamo oro dalla nanocellulosa, "dice Daniel Aili, professore associato presso la Divisione di Biofisica e Bioingegneria del Dipartimento di Fisica, Chimica e Biologia all'Università di Linköping.

Il gruppo di ricerca, guidato da Daniel Aili, ha utilizzato una nanocellulosa biosintetica prodotta da batteri e originariamente sviluppata per la cura delle ferite. Gli scienziati hanno successivamente decorato la cellulosa con nanoparticelle metalliche, principalmente argento e oro. Le particelle, non più grande di qualche miliardesimo di metro, sono prima su misura per dare loro le proprietà desiderate, e poi combinato con la nanocellulosa.

"La nanocellulosa è costituita da sottili fili di cellulosa, con un diametro di circa un millesimo del diametro di un capello umano. I fili fungono da impalcatura tridimensionale per le particelle metalliche. Quando le particelle si attaccano alla cellulosa, un materiale costituito da una rete di particelle e forme di cellulosa, " spiega Daniel Aili.

I ricercatori possono determinare con alta precisione quante particelle si attaccheranno, e le loro identità. Possono anche mescolare particelle di metalli diversi e con forme diverse:sferiche, ellittica e triangolare.

Nella prima parte di un articolo scientifico pubblicato su Materiali funzionali avanzati , il gruppo descrive il processo e spiega perché funziona come funziona. La seconda parte si concentra su diverse aree di applicazione.

Un fenomeno entusiasmante è il modo in cui le proprietà del materiale cambiano quando viene applicata la pressione. I fenomeni ottici sorgono quando le particelle si avvicinano e interagiscono, e il materiale cambia colore. All'aumentare della pressione, il materiale alla fine sembra essere oro.

"Abbiamo visto che il materiale cambiava colore quando lo prendevamo con le pinzette, e all'inizio non capivamo perché, "dice Daniel Aili.

Gli scienziati hanno chiamato il fenomeno "l'effetto meccanoplasmonico, " e si è rivelato molto utile. Un'applicazione strettamente correlata è nei sensori, poiché è possibile leggere il sensore ad occhio nudo. Un esempio:se una proteina si attacca al materiale, non cambia più colore se posto sotto pressione. Se la proteina è un marker per una particolare malattia, il mancato cambiamento di colore può essere utilizzato nella diagnosi. Se il materiale cambia colore, la proteina marcatore non è presente.

Un altro fenomeno interessante è rappresentato da una variante del materiale che assorbe la luce da una luce visibile a spettro molto più ampio e genera calore. Questa proprietà può essere utilizzata sia per applicazioni basate sull'energia che in medicina.

"Il nostro metodo consente di produrre compositi di nanocellulosa e nanoparticelle metalliche che sono materiali morbidi e biocompatibili per applicazioni ottiche, catalitico, applicazioni elettriche e biomediche. Poiché il materiale è autoassemblante, possiamo produrre materiali complessi con proprietà completamente nuove e ben definite, " Conclude Daniel Aili.