Immagine di microscopia elettronica (riquadro:fotografia della membrana su un vetrino coprioggetto) e una rappresentazione schematica della membrana di nanoparticelle. Credito:Università Nonappa/Aalto
Un team internazionale di ricercatori ha sviluppato un nuovo tipo di membrana bidimensionale (2D) forte ed elastica. L'invenzione potrebbe rivelarsi utile, ad esempio, per rilevare residui di antibiotici dall'acqua.
I materiali bidimensionali sono ultrasottili e composti da atomi a uno o pochi strati. Di recente, i materiali 2D basati su nanoparticelle hanno suscitato un enorme interesse tra i ricercatori e l'industria grazie alla loro resistenza meccanica, flessibilità e proprietà ottiche ed elettroniche che potrebbero renderli componenti chiave, ad esempio, nei dispositivi optoelettronici emergenti, nei sensori e nell'informatica di prossima generazione tecnologie. Finora, tuttavia, non esistono applicazioni commerciali a causa di problemi sia di scalabilità che di ottenimento di prodotti uniformi da un lotto all'altro.
Un gruppo di ricerca guidato da Nonappa, professore associato all'Università di Tampere e professore a contratto all'Università di Aalto, è stato ora in grado di fabbricare una grande membrana monostrato 2D utilizzando nanoparticelle metalliche che supera alcune di queste difficoltà.
"Queste membrane sono meccanicamente robuste e possono essere trasferite su qualsiasi substrato di interesse per le applicazioni desiderate. Il nostro approccio consente la fabbricazione rapida, scalabile ed efficiente di membrane ultrasottili di grandi dimensioni", afferma Nonappa.
A differenza delle nanoparticelle utilizzate di routine, il team ha utilizzato nanoparticelle d'argento con una struttura molecolare definita con precisione. Le membrane macroscopiche sono state preparate utilizzando un approccio di autoassemblaggio.
"Le membrane mostrano un comportamento elastico, rendendole potenzialmente utili, ad esempio, nei transistor flessibili e nei dispositivi di memoria nell'elettronica e nei display indossabili. I risultati sperimentali sulle loro proprietà meccaniche sono altamente riproducibili e affidabili", descrive la ricercatrice post-dottorato Alessandra Griffo dell'Università del Saarland.
Il team di ricerca ha anche esplorato l'idoneità delle membrane di nuova concezione come substrati per rilevare gli antibiotici nell'acqua. Con l'aumento dell'uso di farmaci e la conseguente contaminazione delle acque superficiali e sotterranee con antibiotici, è urgente un rilevamento rapido e affidabile.
"Siamo in grado di rilevare quantità estremamente basse di antibiotici disciolti in acqua con un alto grado di riproducibilità", spiega il ricercatore post-dottorato Anirban Som dell'Università di Aalto.
In futuro, il team si concentrerà sull'adattamento dei metodi di fabbricazione della membrana ad altri tipi di nanoparticelle, utilizzandoli come componenti, ad esempio, in dispositivi di memoria flessibili e applicazioni di e-skin intelligenti.
I risultati sono stati pubblicati il 2 agosto sulla rivista Small . + Esplora ulteriormente
