Nanocristalli per nuovi materiali
Superfici o materiali solidi, durevoli, leggeri e flessibili si stanno dimostrando la nuova grande scoperta dopo la plastica. Questi materiali fanno affidamento sulla nanotecnologia per offrire tutte le proprietà desiderate sfruttando la scienza all'avanguardia. In questo spirito il progetto SA-Nano (Self Assembly of Shape Controlled Colloidal Nanocrystals), finanziato dall'UE, ha studiato come speciali nanocristalli si possono assemblare automaticamente per sviluppare alcune di queste nuove superfici. Negli ultimi anni i nanocristalli hanno consentito di sviluppare diodi a emissione di luce (LED), sistemi fotovoltaici, elettronica ed etichettatura biologica, per citare solo alcune applicazioni. Questo progetto punta a sviluppare nuove forme di nanocristalli per creare nanocavi e tetrapod con semiconduttori di metallo e punte in ossido. Molti di questi nuovi nanocristalli ibridi sono stati combinati con biomolecole per l'autoassemblaggio. I collegamenti tra questi nanocristalli in alcuni casi hanno usato l'accoppiamento molecolare e biomolecolare per generare gruppi a catena di cavi e reti tridimensionali (3D) di tetrapod, incluse strutture a elica e substrati sistematici. I cavi sono stati allineati con la microfluidica e sono stati sviluppati diversi strumenti per modellare i processi di autoassemblaggio di cavi e tetrapod. Sono stati studiati anche gli effetti di prossimità sulle proprietà elettroniche e ottiche dei nanocristalli a forma controllata. Le proprietà dei nanocristalli sono state studiate con tecniche ottiche, magnetiche e di scansione, offrendo altre informazioni sul loro comportamento. I nuovi gruppi di cavi e tetrapod allineati presentano proprietà mai viste prima e consentono ai ricercatori di esaminare la struttura e l'energia di carica a singolo elettrone rispetto alla distanza tra i nanocavi vicini. Al contrario dei multistrati ordinati di nanocristalli sferici, gli array ordinati di nanocavi presentano un chiaro orientamento uniforme unidirezionale lungo una data direzione. Questi materiali e sistemi con composizione e struttura prevedibili stanno spianando la strada ad applicazioni concrete. I gruppi di nanocavi magnetici offrono anche nuovi effetti magnetici collettivi. I tetrapod vengono ora sfruttati nei dispositivi fotovoltaici a film sottile, incorporati in una matrice composta da un polimero conduttivo. Si potrebbero ottenere sistemi fotovoltaici low cost che offrono enormi vantaggi in termini di impatto ambientale nella conversione di energia. Infine questi nuovi nanocristalli saranno utili nella catalisi, ovvero per filtrare gli inquinanti. SA-Nano ha dimostrato con successo queste possibilità e lo sfruttamento dei risultati è solo una questione di tempo. Tutti questi progressi presentano un enorme potenziale per le applicazioni industriali e porteranno l'industria a livelli superiori.
