Nuovi nanomateriali potranno catturare la luce come fossero piante

I ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory, in collaborazione con la Washington State University, hanno sviluppato un materiale che fornisce un sistema di immagazzinamento dell'energia luminosa altamente efficiente, con potenziali applicazioni nel bio-imaging e nel fotovoltaico.

La ricerca fornisce una base per superare le difficili sfide implicate nella creazione di materiali nanotecnologici ibridi organici-inorganici funzionali. La natura in questo caso fornisce splendidi esempi di materiali ibridi strutturati gerarchicamente come denti ed ossa, che mostrano una precisa disposizione atomica consentendo loro di ottenere molte eccezionali proprietà, come una maggiore resistenza e solidità.

Gli autori dello studio hanno creato un nuovo materiale che imita la complessità strutturale e funzionale dei materiali ibridi presenti in natura. Combinando la programmabilità di una molecola sintetica simile ad una proteina, con la complessità di nanoparticelle a base di silicati, per creare una nuova tipologia di nanocristalli altamente resistenti.

Il risultato dello studio, pubblicato su Science Advance, ha portato alla creazione di un materiale ibrido 2D capace di immagazzinare la luce in maniera altamente efficiente. "Il Sole è la più importante fonte di energia che abbiamo" ha spiegato lo scienziato dei materiali Chun-Long Cheng, autore della ricerca, "volevamo vedere se riuscivamo a programmare i nanocristalli per raccogliere la luce così come in natura fanno le piante ed i batteri fotosintetici".

Sebbene questo tipo di materiale sia molto complesso da creare, il team di Cheng ha utilizzato avanzate conoscenze specialistiche per sviluppare una forma simile ad una proteina alterata, chiamata peptoide, collegandovi poi alla base una precisa struttura analoga ad una gabbia a base di silicati. Nelle giuste condizioni, le molecole potevano quindi essere indotte ad autoassemblarsi in cristalli dalla forma di nanofogli 2D, permettendo così di creare strati di complessità simile alle membrane cellulari naturali.

Lo studio ha dimostrato le qualità uniche di questo innovativo materiale, quali resistenza, praticità ed alta programmabilità. Sebbene la ricerca sia solo all'inizio, grazie a queste sue straordinarie capacità, le applicazioni potrebbero essere davvero infinite, dalle sonde biocompatibili per imaging cellulare alle applicazioni in campo energetico come per il fotovoltaico.