Le nanoparticelle che infrangono le regole
Le particelle Giano, il cui nome è ispirato all’omonimo dio romano bifronte a causa della presenza di due diversi emisferi di funzionalizzazione, trovano interessanti riscontri nel settore del magnetismo e della somministrazione dei farmaci. Gli scienziati hanno lanciato il progetto JANUS FERROELECTRICS (“Janus nanoparticles as novel ferroelectric materials”), finanziato dall’UE, allo scopo di vagliare la possibilità di creare nuovi tipi di materiali elettricamente attivi basati sulle particelle Giano. Il gruppo di lavoro si è concentrato sulle nanoparticelle di oro ricoperte da un monostrato di molecole terminate con tiolo. La chimica rappresenta il metodo più semplice di studiare l’organizzazione dei monostrati sulle nanoparticelle sferiche e i monostrati nanostrutturati sulle NP di oro hanno di recente condotto a importanti scoperte. Grazie all’utilizzo di un’ampia gamma di tecniche sperimentali avanzate tese all’analisi dei sistemi, i ricercatori hanno scoperto una ricca complessità intrinseca di queste molecole. Oltre alle particelle Giano, sono stati osservati monostrati a strisce, monostrati mescolati casualmente e persino una combinazione delle due tipologie. Sono inoltre state studiate la solubilità inusuale e l’aggregazione o autoassemblaggio spontaneo in alcuni sistemi creati ai fini dello studio della ferroelettricità. Questo aspetto è divenuto il nuovo fulcro del progetto. Un principio comunemente adottato in chimica è quello del “simile che dissolve il simile”, che fa riferimento alla possibilità di prevedere la solubilità di una molecola in base alla valutazione della sua somiglianza strutturale con il solvente. Ciò vale anche nel caso dei monostrati superficiali con proprietà chimiche diverse, per i quali le interazioni riflettono tipicamente le proprietà chimiche ampiamente caratterizzate nel loro insieme. Nell’ambito dell’iniziativa JANUS FERROELECTRICS è stata scoperta un’importante eccezione a questa regola. Nello specifico, nel caso di un rivestimento organico che forma un monostrato su una superficie colloidale, una singola proprietà chimica può diventare dominante rispetto alla solubilità della particella e dipendere dalla curvatura della superficie. Gli scienziati hanno passato in rassegna un’ampia gamma di sistemi e hanno rivolto un’attenzione particolare a nuove tecniche ottimizzate per la caratterizzazione di rivestimenti organici sui colloidi, tra cui metodi computazionali per lo studio delle interazioni tra le interfacce a livello atomico, tecniche di acquisizione di immagini e metodi computazionali aggiuntivi finalizzati alla modellazione e alla previsione delle immagini ottenute a livello sperimentale. Il progetto ha ampliato gli orizzonti della chimica grazie allo sviluppo di materiali e metodi finalizzati alla creazione di materiali innovativi e intelligenti con nuove proprietà di bagnatura. I lavori condotti nell’ambito dell’iniziativa garantiscono all’UE una posizione di primo piano nel settore dello sviluppo delle nanotecnologie e dei nanomateriali.
