Storie di successo RST - Preparare nanostrutture complesse mediante la deposizione di strati atomici
I ricercatori europei si sono prefissati l'obiettivo di controllare le nanoscienze, ovvero l'universo dell'infinitamente piccolo, in cui 1 nanometro rappresenta 1 miliardesimo di metro o in cui le molecole sono qualcosa come 50 000 volte più piccole rispetto ad un capello umano. L'obiettivo consiste nel ricercare nuovi materiali compositi da combinare e manipolare per ottenere proprietà complesse ma estremamente utili da applicare a varie industrie, tecnologie e altri lavori scientifici. Immaginiamo, ad esempio, pareti in grado di pulirsi da sé dopo aver semplicemente spruzzato una speciale nanofibra che reagisce alla luce del sole e corrode letteralmente l'inquinamento organico, lo sporco e persino alcuni tipi di graffiti. I risparmi dei comuni di tutto il mondo in termini di pulizia potrebbero essere enormi. "Grazie ai fotocatalizzatori attivi con luce visibile su cui sto lavorando, si potrebbero avere delle pareti pulite senza doverle sfregare manualmente", afferma il dott. Szilágyi, del dipartimento di chimica inorganica e analitica dell'Università di tecnologia e di economia di Budapest. "Inoltre - aggiunge lo scienziato - le nanofibre vengono preparate in modo ecologico mediante processi chimici verdi". Il progetto Compnanoald del dott. Szilágyi rappresenta uno studio approfondito mai condotto in precedenza di queste nanostrutture complesse basato su una tecnica chiamata deposizione di strati atomici (ALD). Secondo Szilágyi, la tecnica ALD rappresenta uno strumento unico in grado di garantire una "deposizione di uno strato atomico di un materiale alla volta in base a modalità in più stadi". Il trucco consiste nel controllo delle modalità di deposizione degli agenti chimici su una superficie, che si rivela più difficile in caso di oggetti non piani o consistenti, osserva il dott. Szilágyi. La tecnica ALD è stata utilizzata per la creazione di film sottili incredibilmente precisi e flessibili (strati di materiale) con superfici uniformi persino su oggetti tridimensionali, tra cui nanofibre inorganiche, nanotubi in carbonio o addirittura oggetti presenti in natura come le foglie. Rilevamento di gas pericolosi, recupero di energia e altro ancora Oggigiorno, una deposizione migliore di film sottili rappresenta un processo cruciale per gli sviluppi nel settore dei semiconduttori, in cui si costruiscono microchip per dispositivi elettronici e, sempre più spesso, tecnologie verdi come ad esempio celle solari per lo stoccaggio di energia. Mediante la combinazione tra varie proprietà o l'aggiunta di funzionalità del tutto nuove, il dott. Szilágyi ha scovato metodi innovativi per creare e utilizzare pattern su scala nanometrica per lo sviluppo di strutture consistenti e controllabili, tra cui materiali dotati di proprietà ottimizzate per il rilevamento di gas pericolosi, la raccolta di energia solare e la copia di superfici presenti nel mondo biologico o in natura (ad es. foglie del loto). "La 'nanofoglia' copiata potrebbe essere programmata per reagire in modo diverso alla luce del sole o all'acqua, conducendo alla creazione di nuovi materiali superimpermeabili destinati al settore edile, all'industria dell'abbigliamento, e così via", spiega il ricercatore. Mettere a punto la superficie della foglia del loto, aggiunge lo scienziato, significava poter programmare le proprietà delle superfici dei vari tessuti biologici o batteri, aprendo nuovi orizzonti in questo ambito. Altri scenari promettenti del lavoro dello scienziato ungherese prevedono la capacità di sviluppare rivestimenti funzionali sulle fibre di cellulosa per consentirne l'integrazione in materiali plastici biodegradabili da utilizzare, ad esempio, nei componenti della carrozzeria delle auto. Grazie all'ottimizzazione della superficie di membrane plastiche flessibili eseguita anch'essa dal prof. Szilágyi, è possibile effettuare la rilevazione di luce o di elettroni. Il risultato di questo processo, che si concretizza nelle cosiddette "piastre flessibili multicanale", rappresenta, a detta dello scienziato, uno strumento molto promettente in numerosi ambiti, tra cui la costruzione di nuovi dispositivi per la visione notturna. "Sebbene il loro potenziale nel settore delle nanotecnologie non sia ancora stato del tutto sfruttato, le nuove tecniche di deposizione atomica hanno condotto a risultati straordinari", sostiene il dott. Szilágyi. "Tuttavia, la borsa di ricerca Marie Curie completata quest'anno mi ha aiutato certamente a spostare i limiti dell'ALD". Imre Miklós Szilágyi, chimico e ingegnere, ha ricevuto numerosi riconoscimenti tra cui il premio per giovani scienziati (2010) assegnato dall'Accademia ungherese delle scienze, la borsa di ricerca János Bolyai (2011-14) e una borsa di ricerca Marie Curie per la crescita professionale. Quest'ultimo conferimento ha consentito al ricercatore di studiare e lavorare presso l'Università di Helsinki, in Finlandia, dove è stato accolto dal prof. Markku Leskelä, esperto della tecnica ALD. Il dott. Szilágyi, che ha dato il suo contributo alla pubblicazione di libri e di numerose riviste scientifiche, nonché all'organizzazione di varie conferenze, è attualmente impegnato nella creazione di un gruppo di ricerca sulla tecnica ALD dedicate dopo il termine del suo assegno di ricerca. - Nome del progetto: Preparing complex nanostructures by atomic layer deposition - Acronimo del progetto: Compnanoald - Numero di riferimento del progetto: 235655 - Nome/paese del coordinatore del progetto: Marie Curie Intra-European fellow Imre Szilágyi, Università di Helsinki, Finlandia - Costo totale del progetto: 184 759 euro - Contributo CE: 184 759 euro - Inizio/fine del progetto: febbraio 2010 - febbraio 2012 - Altri paesi partner: Ungheria