Nanostrutture

Creati microscopici pixel colorati

Creati microscopici pixel colorati

I pixel più piccoli mai creati potrebbero illuminare edifici che cambiano colore

I pixel più piccoli creati - un milione di volte più minuscoli di quelli negli smartphone, realizzati intrappolando particelle di luce sotto minuscole sezioni d'oro - potrebbero essere utilizzati per nuovi tipi di display flessibili su larga scala, abbastanza grandi da coprire interi edifici.

I pixel colorati, sviluppati da un team di scienziati guidati dall'Università di Cambridge, sono compatibili con la fabbricazione roll-to-roll su film plastici flessibili, riducendo drasticamente i costi di produzione. I risultati sono riportati nella rivista 'Science Advances'. (1)

Al centro di ricerca dei pixel, sviluppati dagli scienziati di Cambridge, c'è una minuscola particella d'oro di qualche miliardesimo di metro. La grana si trova sopra una superficie riflettente, intrappolando la luce nello spazio intermedio. Circondando ogni grano c'è un sottile rivestimento appiccicoso che cambia chimicamente quando viene commutato elettricamente, facendo sì che il pixel cambi colore attraverso lo spettro.

Il team di scienziati, di diverse discipline tra cui fisica, chimica e produzione, ha realizzato i pixel rivestendo vasche di grani dorati con un polimero attivo chiamato polianilina (2) e spruzzandoli su plastica flessibile rivestita a specchio, per ridurre drasticamente i costi di produzione.

I pixel sono un milione di volte più piccoli dei tipici pixel degli smartphone. Possono essere visti alla luce del sole perché non hanno bisogno di una potenza costante per mantenere il loro colore impostato, hanno una prestazione energetica che rende le aree grandi fattibili e sostenibili. “Abbiamo iniziato lavandoli su pacchetti di alimenti alluminizzati, ma poi abbiamo scoperto che la spruzzatura di aerosol è più veloce”, ha detto il co-autore principale Hyeon-Ho Jeong (3) del Cavendish Laboratory di Cambridge.

Un computer flessibile all'interno di un flacone di medicinali

Un computer flessibile all'interno di un flacone di medicinali

Un computer flessibile all'interno di un flacone di medicinali che invia avvisi wireless quando rileva manomissioni, sovradosaggio o condizioni di conservazione non sicure.

Queste sono solo alcune delle molte potenziali applicazioni per la tutela della salute che offre la nuova tecnologia dei sensori sviluppata da un team della King Abdullah University of Science & Technology (KAUST).

La tecnologia digitale offre opportunità per migliorare gli approcci tradizionali ai problemi che minacciano la salute umana. Ad esempio, le reti di piccoli sensori indossabili dispiegati negli ospedali possono essere utilizzate per monitorare i focolai dell'influenza in tempo reale. Ma gli alti costi, associati alla produzione elettronica, fanno sì che questi sensori non sono disponibili dove sono più necessari, come alle popolazioni a basso reddito che soffrono in modo sproporzionato le epidemie.

Il dottor Muhammed M. Hussain, (1), il dottorando Sherjeel Khan e colleghi stanno lavorando per rendere i sensori più accessibili con l'impiego di materiali più economici. Ad esempio, hanno recentemente dimostrato che è possibile creare sensori di temperatura e umidità dalla carta disegnando circuiti con inchiostro conduttivo.

Il team ha ora sviluppato un sensore elastico: un nastro conduttivo anisotropico con una vasta gamma di applicazioni sensibili al tocco. Assemblato, esso racchiude minuscole particelle d'argento tra due strati di nastro adesivo di rame. Il nuovo materiale non è conduttivo nel suo stato normale, ma quando viene premuto da un dito, il nastro a doppio strato crea una connessione elettrica che invia un segnale a un lettore esterno.

“Dispositivi simili sono stati utilizzati nei display a schermo piatto”, spiega Sherjeel Khan, “ma li abbiamo resi semplici da costruire e facili da usare praticamente da chiunque”.

Modello di materia soffice ad anelli elastici

Anelli elastici con taglia variabile da centinaia di nanometri a qualche micron come nuovo modello di materia soffice

Un team di ricerca del Cnr-Isc ha dimostrato, grazie a un modello numerico di materia composta da anelli elastici, come la risposta dinamica del sistema sia influenzata dall'abilità di deformarsi propria di questi colloidi soffici.

I colloidi sono particelle con taglia variabile da centinaia di nanometri a qualche micron e possono essere naturali o artificiali. L'avanzamento tecnologico degli ultimi 20 anni ha permesso di sintetizzare diverse varietà di queste particelle dalle molteplici proprietà, tra cui i cosiddetti colloidi 'soffici', fatti principalmente da materiale polimerico, ovvero catene flessibili che danno alle particelle la possibilità di deformarsi e di interpenetrarsi (pensate a delle reti estremamente morbide e intrecciate fra loro).

I collodi soffici presentano molteplici applicazioni ad esempio nella biomedicina, microfluidica e sensoristica ed è dunque importante comprendere come le proprietà di un singolo colloide influenzino il comportamento del materiale che essi formano.

In un recente studio numerico pubblicato su Nature Physics, (1) il team dell'Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isc), composto da Nicoletta Gnan e Emanuela Zaccarelli, ha mostrato che un modello numerico di particelle soffici con un'elasticità interna è in grado di riprodurre meccanismi osservati sperimentalmente, ma finora incompresi a livello microscopico.

“Ispirate dalla natura polimerica di questi colloidi, abbiamo deciso di lavorare in due dimensioni e di considerare dei semplici anelli polimerici elastici”, spiega Nicoletta Gnan. “Questi sono assimilabili a dei cerchietti la cui forma circolare viene mantenuta per via delle interazioni elastiche interne, che riescono quindi a mimare l'effetto di una rete polimerica. Più è forte l'interazione elastica, più gli anelli polimerici diventano duri, viceversa quanto meno forti sono le interazioni elastiche, quanto più soffici sono gli anelli. Questo permette loro di deformarsi e in questo modo di immagazzinare spontaneamente energia elastica (stress) che poi rilasciano quando riescono a tornare in forma circolare”.

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