Assemblaggio controllato di cluster di nanoparticelle
Le nanoparticelle sono piccoli materiali con una dimensione inferiore a 100 nm in lunghezza, 10 volte più piccoli rispetto al diametro di una cellula di sangue umano. La capacità di sfruttare appieno il potenziale delle nanoparticelle ingegnerizzate si basa su un’eccellente conoscenza e controllo della loro sintesi e dell’assemblaggio per funzioni e proprietà personalizzate. Gli scienziati finanziati dall’UE impegnati nel progetto UNION (Ultra-versatile nanoparticle integration into organized nanoclusters) si sono proposti di sviluppare la tecnologia necessaria per controllare le nanoparticelle. Si auspicava che la preparazione controllata di cluster di nanoparticelle (nanoparticle cluster, NPC) ordinate gerarchicamente porterà a una nuova generazione di prodotti per la nanotecnologia. Il consorzio di otto partner di ricerca multidisciplinare, tra cui quattro imprese commerciali, era ben qualificato per sviluppare processi convenienti, scalabili e basati sulle applicazioni. L’attenzione particolare alla valutazione di ambiente, salute e sicurezza (environment, health and safety, EHS) e una tabella di marcia per la commercializzazione, hanno garantito la commercializzazione rapida delle tecnologie per offrire il massimo vantaggio ai produttori dell’UE e all’economia europea. Gli scienziati si sono concentrati su tre tipologie di materiale gerarchico per le diverse aree di applicazione. Le applicazioni biomediche hanno usato NPC magnetici incapsulati nei lipidi individuali e dovrebbero portare a sistemi d’avanguardia per la diagnostica e la somministrazione di farmaci. Le serie 2D supportate di NPC plasmonico/fluorescente sono in dirittura d’arrivo per il rilevamento avanzato ad alte prestazioni e applicazioni per l’illuminazione. Nanocompositi 3D per sistemi termoelettrici (che producono elettricità da una differenza di temperatura o viceversa) sembrano particolarmente promettenti per quanto riguarda la produzione di energia elettrica e per il raffreddamento allo stato solido. Sono stati sintetizzati e caratterizzati diversi NPC per tutte le applicazioni. Gli strumenti a sostegno della progettazione e della preparazione di NPC gerarchici comprendevano una tecnica di monitoraggio basato sulla deviazione della luce in situ per valutare la dimensione delle nanoparticelle in tempo reale e modelli validati del processo di assemblaggio di NPC. Al fine di garantire il potenziale commerciale, i ricercatori hanno sviluppato protocolli per la valutazione dell’EHS e delle analisi del ciclo di vita dei nanomateriali. UNION ha prodotto un’ampia libreria di nuove nanoparticelle e NPC con interessanti proprietà, prodotti su scala usando processi ecocompatibili, i quali hanno si sono rivelati capaci di ridurre l’impatto ambientale nel corso del ciclo di vita e sono stati sottoposti a valutazione commerciale. Le nuove tecniche di assemblaggio e di monitoraggio per la produzione di NPC a ordinamento gerarchico personalizzato consentiranno ai progettisti e agli ingegneri di immaginare e realizzare nuovi dispositivi in molti campi con notevole impatto socioeconomico. Inoltre, sono stati pubblicati 26 articoli in importanti riviste scientifiche sottoposte a revisione paritaria.
Parole chiave
Nanoparticelle, UNION, nanocluster, ambientale, salute e sicurezza, nanomateriali
