Tecnologia

Un team di ricerca del Cnr-Isc ha dimostrato, grazie a un modello numerico di materia composta da anelli elastici, come la risposta dinamica del sistema sia influenzata dall'abilità di deformarsi propria di questi colloidi soffici.

I colloidi sono particelle con taglia variabile da centinaia di nanometri a qualche micron e possono essere naturali o artificiali. L'avanzamento tecnologico degli ultimi 20 anni ha permesso di sintetizzare diverse varietà di queste particelle dalle molteplici proprietà, tra cui i cosiddetti colloidi 'soffici', fatti principalmente da materiale polimerico, ovvero catene flessibili che danno alle particelle la possibilità di deformarsi e di interpenetrarsi (pensate a delle reti estremamente morbide e intrecciate fra loro).

I collodi soffici presentano molteplici applicazioni ad esempio nella biomedicina, microfluidica e sensoristica ed è dunque importante comprendere come le proprietà di un singolo colloide influenzino il comportamento del materiale che essi formano.

In un recente studio numerico pubblicato su Nature Physics, (1) il team dell'Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isc), composto da Nicoletta Gnan e Emanuela Zaccarelli, ha mostrato che un modello numerico di particelle soffici con un'elasticità interna è in grado di riprodurre meccanismi osservati sperimentalmente, ma finora incompresi a livello microscopico.

“Ispirate dalla natura polimerica di questi colloidi, abbiamo deciso di lavorare in due dimensioni e di considerare dei semplici anelli polimerici elastici”, spiega Nicoletta Gnan. “Questi sono assimilabili a dei cerchietti la cui forma circolare viene mantenuta per via delle interazioni elastiche interne, che riescono quindi a mimare l'effetto di una rete polimerica. Più è forte l'interazione elastica, più gli anelli polimerici diventano duri, viceversa quanto meno forti sono le interazioni elastiche, quanto più soffici sono gli anelli. Questo permette loro di deformarsi e in questo modo di immagazzinare spontaneamente energia elastica (stress) che poi rilasciano quando riescono a tornare in forma circolare”.

I ricercatori della Osaka University hanno misurato meticolosamente la birifrangenza ottica di nanofibre di cellulosa altamente allineate, aprendo la strada a schermi televisivi, computer e smartphone più nitidi

Un team dell'Istituto di ricerca scientifica e industriale dell'Università di Osaka ha determinato, in una ricerca pubblicata su ACS Macro Letters, (1) i parametri ottici delle molecole di cellulosa con una precisione senza precedenti. In particolare, hanno scoperto che l'intrinseca birifrangenza della cellulosa, che viene descritta come un materiale avente reazioni diverso alla luce posta in vari orientamenti, è abbastanza potente da essere utilizzata in schermi ottici, come schermi flessibili o carta elettronica.

La cellulosa è un materiale antico che, grazie a questa scoperta, potrebbe essere rilanciato nel mercato mondiale nel settore tecnologico. È stato utilizzato per millenni come componente principale dei libri di carta e abbigliamento in cotone. Anche se i libri fatti con gli alberi e le camicie potrebbero sembrare ormai appartenenti al passato, in un mondo sempre più intasato di tablet e smartphone, gli scienziati dell'Università di Osaka hanno dimostrato che la cellulosa potrebbe avere quello che serve per rendere i nostri schermi elettronici più economici e fornire immagini più nitide e vivaci.

La cellulosa, un polimero presente in natura, consiste di catene molecolari molte lunghe. A causa della sua rigidità e forza, la cellulosa aiuta a mantenere l'integrità strutturale delle pareti cellulari delle piante. Costituisce circa il 99 per cento delle nanofibre.

Il team dell'Università di Osaka ha ottenuto risultati migliori usando pellicole con composti in nanofibre di cellulosa unidirezionali allineate, create allungando idrogel dalla 'nata de coco' a varie velocità. Le nanofibre di 'Nata de coco' consentono alle catene di cellulosa di essere diritte a livello molecolare e questo è utile per determinare con precisione la birifrangenza intrinseca, cioè la massima birifrangenza di catene polimeriche completamente estese.

Un team di ricercatori del Cnr e dell'Università di Firenze ha osservato nel laboratorio dell'Istituto nazionale di ottica di Pisa (Cnr-Ino) un nuovo stato della materia: il supersolido.

Esso ha la struttura di un solido, le proprietà di un superfluido e si comporta secondo le leggi della meccanica quantistica. Alla ricerca, pubblicata su Physical Review Letters, hanno collaborato anche ricercatori dell'Università di Hannover.

Questo nuovo stato della materia, che unisce le caratteristiche di un solido – particelle disposte in una struttura fissa, periodica - con quelle di un superfluido - assenza di viscosità e di attrito - presenta proprietà nuove e ancora largamente inesplorate.

I ricercatori dell'Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino), del Dipartimento di fisica e astronomia dell'Università di Firenze e del Laboratorio europeo di spettroscopia non lineare (Lens), insieme al supporto teorico dell'Università di Hannover, lo hanno studiato in un gas di atomi magnetici ultrafreddi, realizzato in laboratorio con atomi di disprosio portati a temperature vicino allo zero assoluto (-273,15 °C). Lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters ("Observation of a dipolar quantum gas with metastable supersolid properties". (1)