Modellazione delle spazzole su nanoscala
La “tethered brush” è un materiale innovativo su nano-scala che sta ottenendo sempre più interesse. Assomigliando molto a una spazzola, le sue setole sono molecole di polimeri legate alle superfici. Le molecole organiche auto-assemblate o le nanoparticelle sui substrati sono un altro sistema interessante di molecole fissate alle superfici. L’auto-assemblaggio è diventato un percorso importante per la sintesi di innovativi materiali multifunzionali per tantissimi campi. Grazie ai finanziamenti dell’UE, il progetto STCSCMBS(si apre in una nuova finestra) (“Statistical thermodynamics and computer simulations of complex molecules in bulk and at surfaces”) ha potuto dare un grande contributo al settore. Il lavoro ha portato alla pubblicazione di 20 documenti scientifici e all’invio di altri 7. I risultati sono inoltre stati presentati in occasione di oltre 30 conferenze scientifiche e laboratori. Tra i molti problemi affrontati vi sono stati gli effetti delle “tethered brushes” sulla struttura e le proprietà dei fluidi singoli e a più componenti. Questi sistemi di catene innestate sono ampiamente utilizzati nella modifica della superficie per impartire la biocompatibilità, la risposta ambientale e le proprietà di non-imbrattamento. Gli scienziati hanno inoltre studiato sistemi di particelle colloidali in un ambiente cristallino liquido. Questa classe di materia morbida, ora detta colloidi a cristalli liquidi, è diventata praticamente onnipresente. Svolge un ruolo nei materiali strutturali, nei dispositivi di progettazione e nei prodotti per la casa oltre che in numerose applicazioni industriali. Infine, il team ha gestito l’interessante fenomeno associato alle particelle di Janus che, come il loro omonimo, presentano due superfici. In questo caso, le nanoparticelle sferiche hanno un emisfero idrofobo e uno idrofilo. Grazie a questa proprietà, le particelle di Janus posso autoassemblarsi in una varietà di strutture da micelle di dimensioni molecolari a membrane mesoscopiche, schiume e fasi simili a fiocchi. Il lavoro ha portato a nuove versioni di forse il più importante metodo di modellazione meccanica quantica usato negli ultimi 30 anni, la teoria funzionale della densità. Gli scienziati hanno inoltre sviluppato nuovi metodi per il metodo di simulazione probabilistica della dinamica delle particelle di dissipazione comunemente usato per simulare i sistemi di particelle. Questi sono stati applicati con successo agli studi dei sistemi a cristalli fluidi/legati e colloidali/liquidi. Lo sviluppo di materiali innovativi per nuovi dispositivi deve essere basato sulla conoscenza per personalizzare le proprietà in base alle funzioni desiderate. Il progetto STCSCMBS ha offerto nuovi materiali rivoluzionari per trattare alcuni dei più importanti materiali avanzati negli ultimi anni.
