Un gruppo di ricerca KAIST ha sviluppato una tecnologia di rivestimento con pellicola antigelo e sghiacciante in grado di applicare l'effetto fototermico delle nanoparticelle d'oro a siti industriali senza la necessità di cavi riscaldanti, spray periodici o rivestimento con olio di sostanze antigelo e progettazione del substrato modifiche.
Il gruppo guidato dal professor Hyoungsoo Kim del Dipartimento di ingegneria meccanica (Laboratorio di fluidi e interfacce) e dal professor Dong Ki Yoon del Dipartimento di chimica (Gruppo di assemblaggio di materiali morbidi) ha rivelato di aver sviluppato una tecnica originale in grado di modellare uniformemente nanorod d'oro ( GNR) particelle in quadranti attraverso la semplice evaporazione e l'hanno utilizzata per sviluppare una superficie antighiaccio e sbrinamento.
Lo studio è intitolato "Plasmonic Metasurfaces of Cellulose Nanocrystal Matrices with Quadrants of Aligned Gold Nanorods for Photothermal Anti-Icing" ed è pubblicato sulla rivista Nature Communications .
Molti scienziati negli ultimi anni hanno cercato di controllare le superfici dei substrati attraverso varie tecniche di rivestimento, e quelle che coinvolgono la modellazione di nanomateriali funzionali hanno guadagnato un'attenzione particolare. In particolare, GNR è considerato un promettente nanomateriale candidato per la sua biocompatibilità, stabilità chimica, sintesi relativamente semplice e la sua proprietà stabile e unica di risonanza plasmonica superficiale.
Per massimizzare le prestazioni del GNR, è importante ottenere un'elevata uniformità durante la deposizione del film e un elevato livello di allineamento dell'asta. Tuttavia, raggiungere entrambi i criteri è stata finora una sfida difficile.
Per risolvere questo problema, il team di ricerca congiunto ha utilizzato nanocristalli di cellulosa (CNC), un nanomateriale funzionale di nuova generazione che può essere facilmente estratto dalla natura. Coassemblando GNR su modelli di quadranti CNC, il team ha potuto asciugare in modo uniforme la pellicola e ottenere con successo una pellicola GNR con un allineamento uniforme a forma di anello.
Rispetto alle pellicole ad anello di caffè esistenti, la pellicola GNR altamente uniforme e allineata sviluppata attraverso questa ricerca ha mostrato proprietà fototermiche plasmoniche migliorate e il team ha dimostrato che potrebbe svolgere funzioni antighiaccio e sghiacciamento semplicemente irradiando la luce nella lunghezza d'onda visibile intervallo.
Il professor Kim ha affermato:"Questa tecnica può essere applicata alla plastica e alle superfici flessibili. Usandola su materiali e pellicole esterne, può generare la propria energia termica, il che farebbe risparmiare notevolmente energia attraverso la raccolta volontaria di energia termica in varie applicazioni, tra cui automobili, aerei e finestre in spazi residenziali o commerciali, dove la formazione di ghiaccio diventa un problema serio in inverno."
Il professor Yoon ha aggiunto:"Questa ricerca è significativa in quanto ora possiamo modellare liberamente il composito CNC-GNR, che in precedenza era difficile da creare in pellicole, su una vasta area. Possiamo utilizzarlo come materiale antigelo e, se lo se dovessimo sfruttare le proprietà plasmoniche dell'oro, potremmo anche usarlo come vetrata per decorare superfici di vetro."
Ulteriori informazioni: Jeongsu Pyeon et al, Metasuperfici plasmoniche di matrici di nanocristalli di cellulosa con quadranti di nanobarre d'oro allineate per antighiaccio fototermico, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43511-9
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dal Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
