Nanostrutture trappola di carbonio in gel a base di peptidi
I materiali ibridi offrono l'opportunità di combinare le caratteristiche note di ciascun componente per dar vita a nuove funzionalità e caratteristiche. La grande varietà di architetture in gel supramolecolari è stata recentemente abbinata con successo ad altre unità, con l'obiettivo di creare sensibilità alla luce e agli agenti chimici per applicazioni di rilevamento e di azionamento. Alcuni scienziati finanziati dall'UE hanno sviluppato un nuovo sistema ibrido di gel destinato ad applicazioni di optoelettronica nell'ambito del progetto (GELBIRD) ("Pi-electronic gel hybrids: Towards smart photoactive nanomaterials"). I materiali morbidi sono basati su molecole sostituite da peptidi ibridate con nanoparticelle inorganiche o allotropi di carbonio. I coloranti squaraina sono una classe di coloranti organici caratterizzati da un forte assorbimento nella regione del visibile e del vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico. Questi coloranti sono oggetto di intensa ricerca nel campo dei sensori e delle celle solari. Nell'ambito di un lavoro pionieristico, il team ha dimostrato la gelificazione indotta da sonicazione di un colorante squaraina con peptidi funzionalizzati, accelerato con l'aggiunta di piccole quantità di nanotubi di carbonio a parete singola. La spettroscopia avanzata e la caratterizzazione microscopica hanno rivelato il meccanismo di auto-assemblaggio. I risultati aprono le porte alla progettazione razionale e alla preparazione semplice ed economica di materiali ibridi nano-strutturati fatti di squaraina e di carbonio, tra cui fullereni, nanotubi di carbonio e grafene. Ulteriori sviluppi dovrebbero consentire di creare dispositivi optoelettronici innovativi con interessanti nuove funzionalità. Un'altra linea di ricerca ha studiato lo sfruttamento della capacità intrinseca delle unità peptidiche di formare legami idrogeno bidirezionali al fine di legare materiali semiconduttori di tipo p e di tipo n. Il team ha dimostrato l'auto-assemblaggio nella nanostruttura di gel elicoidale di un peptide di tipo p coniugato (debolmente legato) con materiali di tipo n come fullereni e perileni diimidi. Studi sulla conduttività hanno rivelato che l'inserimento dei materiali di tipo n migliora la mobilità dei portatori di carica e la vita dei portatori di gel. Il progetto GELBRID ha compiuto progressi significativi nella progettazione e produzione di nuovi materiali ibridi in gel e rappresenta un potenziale promettente per l'applicazione in dispositivi optoelettronici. Abbinando l'auto-assemblaggio dei peptidi alle nuove funzionalità offerte dalle nanostrutture in carbonio, i nanomateriali fotoattivi innovativi e basati sulla conoscenza potrebbero portare alla produzione di celle solari migliori e più economiche, incoraggiandone una maggiore diffusione sul mercato e contribuendo a soddisfare gli ambiziosi obiettivi dell'UE in termini di energia rinnovabile. Inoltre, numerosi altri campi come il rilevamento e la biomedicina trarranno vantaggio dai risultati del progetto.
