Materiali microscopici a base di argilla, progettati dai ricercatori dell'Università del Missouri, potrebbero essere la chiave per il futuro della chimica dei materiali sintetici. Consentendo agli scienziati di produrre strati chimici su misura per svolgere compiti specifici in base agli obiettivi del singolo ricercatore, questi materiali, chiamati nanoargille, possono essere utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni, incluso il campo medico o le scienze ambientali.
Un articolo che descrive questa ricerca è pubblicato sulla rivista ACS Applied Engineering Materials .
Una parte fondamentale del materiale è la sua superficie caricata elettricamente, ha affermato Gary Baker, co-investigatore principale del progetto e professore associato presso il Dipartimento di Chimica.
"Immaginate una palla koosh in cui le migliaia di fili di gomma che si irradiano dal nucleo della palla sfoggiano ciascuno una perlina carica elettricamente all'estremità", ha detto Baker.
"È analogo a un magnete:le cose caricate positivamente si attaccano a cose caricate negativamente. Ad esempio, le nanoargille caricate positivamente potrebbero attrarre un gruppo di sostanze chimiche fluorurate dannose note come PFAS, o "sostanze chimiche per sempre", che sono caricate negativamente. Oppure, creando Se la nanoargilla è caricata negativamente, può attaccarsi a cose come gli ioni di metalli pesanti come il cadmio, che sono caricati positivamente, e aiuta a rimuoverli da un corpo idrico contaminato."
Oltre alla carica elettrica, ogni nanoargilla può essere personalizzata con diversi componenti chimici, ad esempio mescolando e abbinando parti diverse. Ciò li rende utilizzabili nella progettazione di sensori diagnostici per l'imaging biomedico o per il rilevamento di esplosivi e ordigni.
"Essenzialmente, queste nanoargille rappresentano elementi chimici progettati con funzioni specifiche che sono assemblati in fogli microscopici bidimensionali estremamente sottili, più sottili di un filamento di DNA umano e 100.000 volte più sottili di un foglio di carta", ha affermato Baker.
"Possiamo personalizzare la funzione e la forma dei componenti chimici presentati sulla superficie della nanoargilla per realizzare qualunque cosa vogliamo costruire. Abbiamo appena esposto la punta dell'iceberg su ciò che questi materiali possono fare."
I materiali bidimensionali sono molto ricercati perché possono rivestire superficialmente l'esterno di un oggetto voluminoso con uno strato sottile e conforme e introdurre proprietà superficiali completamente diverse rispetto all'oggetto sottostante.
"Mescolando e abbinando alcuni elementi, come ioni diversi o nanoparticelle d'oro, possiamo progettare rapidamente una chimica mai esistita prima e, più la personalizziamo, più si apre una gamma più ampia di applicazioni", ha affermato Baker.
I coautori dello studio sono Nathaniel Larm dell'Accademia navale degli Stati Uniti, Durgesh Wagle della Florida Gulf Coast University e Piyuni Ishtaweera e Angira Roy della MU.
Ulteriori informazioni: Nathaniel E. Larm et al, Supporti di nanoargilla policationica programmabile in superficie che producono 100.000 frequenze di ricambio all'ora per una riduzione canonica del nitroarene nanocatalizzata, Materiali di ingegneria applicata ACS (2023). DOI:10.1021/acsaenm.3c00243
Fornito dall'Università del Missouri
