Un team di ricercatori dell'Università della Florida centrale ha creato un nuovo nanomateriale che respinge l'acqua e può rimanere asciutto anche se immerso sott'acqua.

La scoperta potrebbe aprire le porte allo sviluppo di superfici idrorepellenti più efficienti, celle a combustibile e sensori elettronici per rilevare le tossine. Il lavoro è documentato nella cover story di questo mese Materiale avanzato rivista.

Debashis Chanda, un professore al NanoScience Technology Center di UCF, ha guidato il team che ha creato questi nuovi film e rivestimenti superidrofobici da nanomateriali. È stato ispirato dalla natura e dall'evoluzione di alcune piante e specie biologiche

"Essere idrorepellenti o idrofobici è lo strumento della natura per proteggere e autopulirsi piante e animali da agenti patogeni come funghi, crescita di alghe e accumulo di sporco, "Dice Chanda. "Abbiamo preso spunto dalla struttura di una foglia di loto e sintetizzato materiali nanostrutturati basati su cristalli molecolari di fullereni".

Fullereni (C ₆₀ e C ₇₀ ) sono costruiti aggregando molecole di carbonio, il mattone di base dell'universo. Il carbonio si presenta in varie forme. In circostanze speciali 60 o 70 di queste molecole di carbonio possono legarsi insieme per formare una struttura chiusa a gabbia, chiamati fullereni. Queste gabbie possono impilarsi l'una sull'altra per formare alti cristalli chiamati fulleriti.

Appoggiando una goccia di un gel creato da fulleriti su qualsiasi superficie, si innesca uno stato super idrorepellente, dice Chanda. L'esclusiva struttura a gabbia del gel non interferisce con il materiale originale da trattare, il che significa che conservano le loro proprietà funzionali uniche. Ciò significa che la nuova super superficie può essere potenzialmente utilizzata per scindere l'acqua, disinfezione batterica, generazione di idrogeno o elettrocatalisi, tutte cose che possono essere generate in ambienti fluidi.

"Per esempio, il nuovo gel facilita la scissione dell'elettrocatalisi, che potrebbe portare a celle a combustibile più efficienti, " dice Chanda. "Lo stesso gel può portare a migliori accettori di elettroni, che sono fondamentali nello sviluppo di rilevatori e sensori altamente sensibili per i gas tossici. C'è molto potenziale. È piuttosto eccitante".

La maggior parte delle superfici idrofobiche riportate in precedenza è stata ottenuta progettando modelli microscopici che implicano litografia o processi di incisione complessi che non possono essere eseguiti su tutte le superfici. E non tutte le superfici idrofobe sviluppate in precedenza rimangono asciutte quando vengono immerse sott'acqua per più di pochi minuti a una certa profondità dell'acqua.

"Abbiamo scoperto che i film di fullerite mostrano un'estrema repellenza all'acqua indipendentemente dalla direzione del flusso d'acqua e anche sotto un flusso continuo di acqua su di essi, " dice Chanda. "Anche quando sono immersi a 2 piedi d'acqua per diverse ore, i film rimangono asciutti. Abbiamo anche scoperto che possono catturare e immagazzinare gas sott'acqua sotto forma di piastroni, una forma di bolle intrappolate che imitano la miracolosa mosca alcalina del lago Mono in California".

Rinku Saran, un borsista post-dottorato nel laboratorio di Chanda, e l'autore principale dello studio si dice entusiasta del potenziale.

"Poiché queste superfici superidrofobiche sono create in un processo molto semplice e facile utilizzando fullereni di carbonio puro, prevediamo che possano essere sfruttate in molti esperimenti e applicazioni nella vita reale, "dice Sara.