I nanomateriali 'intelligenti' che si adattano agli stimoli

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Il numero di luglio del magazine scientifico Nature ha pubblicato il risultato di una ricerca realizzata dall'Università di Harvard, che dimostrerebbe come sia possibile progettare nanomateriali “intelligenti”, in grado di autoregolamentare alcune loro proprietà, in maniera affine a come gli esseri viventi adattano parametri come la temperatura corporea, il pH, la pressione o la presenza/assenza di determinate molecole in base al contesto ambientale in cui sono inseriti.

Si chiamano “Smarts”, un acronimo che sta per Self-regulated Mechano-chemical Adaptively Reconfigurable Tunable System, ovvero “sistemi meccanico-chimici auto-regolati adattativi riconfigurabili e sintonizzabili”, e rappresentano un'ulteriore evoluzione nell'ambito della ricerca sui nanomateriali, una possibilità che fino ad ora era rimasta sondata solo nelle teorie.

Gli ambiti applicativi sono i più disparati: si va dall'ingegneria biomedica, con la possibilità di produrre dispositivi in grado di stabilizzare alcune funzioni corporee, all'edilizia, che potrebbe impiegare materiali da costruzione in grado di regolare autonomamente l'utilizzo dell'energia o la temperatura.

Per realizzarli i nuovi materiali, il team di Harvard ha preso ispirazione dal fenomeno della omeostasi, ovvero la proprietà degli organismi viventi di regolare alcune caratteristiche interne in funzione di un equilibrio dinamico anche quando essi sono sottoposti a disturbo da fattori esterni.

Sulla base di questo principio è stato prodotto un primo materiale artificiale, in grado di mantenere costante la temperatura reagendo autonomamente alle variazioni esterne. Il sistema è composto di due strati: un idrogel che si comporta come un “muscolo”, in grado di contrarsi o espandersi in funzione della variazione di temperatura e di controllare l'ingresso di alcune molecole 'di accensione'; un “foglio” contenente molecole capaci di rilasciare energia. In presenza di uno stimolo di calore esterno l'idrogel reagisce facendo entrare o uscire le molecole “energetiche”.

Il meccanismo, spiegano gli scienziati, è applicabile anche con altri tipi di molecole, e permetterebbe pertanto di controllare e regolare, per esempio, variazioni di luce, pH, glucosio, pressione, ossigeno altre proprietà chimiche o fisiche.

V.R.