03:18 07 Dicembre 2019
Sensori di differenti sostanze tossiche

Dalla scienza nuovi sensori “ibridi” per rivoluzionare i processi industriali

© Foto : Mikhail Gavrilenko
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Oggi i materiali ibridi sono di tendenza nella comunità scientifica. Nonostante questi materiali “intelligenti” non vengano prodotti su larga scala, gli scienziati hanno già trovato una miriade di destinazioni d’uso.

In Russia, il Politecnico di Tomsk è uno degli atenei che sta facendo ricerca sui materiali ibridi i quali possiedono tante proprietà come quella di poter essere un composto di materiali organici e inorganici.

Cosa si può creare con i materiali ibridi

La Scuola di chimica e scienze biomediche applicate del Politecnico di Tomsk sta conducendo una ricerca in più di 10 settori scientifici diversi volta allo sviluppo dei materiali ibridi. La ricerca è supervisionata dal professor Mekhman Yusubov.

Secondo Pavel Postnikov, professore associato della Scuola di ricerca in Tecnologie chimiche e biomediche del Politecnico di Tomsk, uno dei settori di ricerca è la creazione di sistemi di sensori estremamente sensibili. I sensori sono strutture multistrato create a partire da una sottile pellicola dorata e ondulata di circa 1x0,5 mm di grandezza. Queste strutture possono essere modificate da speciali composti organici, noti come sali di diazonio.

Grazie alla ricerca del Politecnico di Tomsk, un sensore potrebbe contribuire a evidenziare la presenza di sostanze tossiche, metalli pesanti o la quantità di anomalie presenti in un filamento di DNA. Fra i vantaggi dei sensori “ibridi” vi sono la loro incredibile sensibilità, nonché la velocità con cui conducono i test e la possibilità di eseguirli direttamente dove vengono prelevati i campioni.

Un altro campo di applicazione è lo sviluppo di materiali che reagiscano a stimoli esterni modificando le loro proprietà. Ad esempio, i materiali ad umidità regolabili estremamente utili in vari settori scientifici, dall’ingegneria industriale alla medicina.

Il terzo settore di studi è la progettazione di una nuova metodologia che permetta di ottenere reazioni chimiche in seguito all’esposizione al sole sfruttando la catalisi plasmonica.

In particolare, i ricercatori del Politecnico di Tomsk sono riusciti a ottenere la polimerizzazione (ovvero la sintesi di polimeri) a temperatura ambiente nonostante il processo solitamente richieda temperature elevate. I risultati della ricerca sono stati pubblicati dal Journal of Materials Chemistry A.

Si spera che la metodologia citata porti alla creazione di modelli completamente nuovi di produzione, efficaci e più rispettosi dell’ambiente rispetto a quelli attuali. Nei prossimi anni gli stabilimenti industriali potrebbero essere ricollocati in zone soleggiate così da sfruttare la luce del sole come fonte energetica.

Gli scienziati di Tomsk spesso uniscono i propri sforzi a quelli di colleghi stranieri della Repubblica Ceca, della Francia, degli USA, della Gran Bretagna, della Spagna e della Germania. Alcuni di loro partecipano alle ricerche del Politecnico, tengono seminari e seguono i dottorandi.

La questione dei materiali ibridi è stata sollevata per la prima volta all’inizio degli anni 2000 ma ha acquistato grande risonanza nel 2010 quando ricercatori di tutto il mondo hanno cominciato ad interessarsene e nuove ricerche venivano pubblicate a cadenza regolare. Tuttavia, si prevede che i materiali “intelligenti” verranno utilizzati su larga scala solamente fra circa 10 anni.

I materiali ibridi sono il risultato della cooperazione tra scienziati provenienti da settori molto diversi: chimici, fisici e ingegneri dei materiali. Da soli non sarebbero in grado di sintetizzare e studiare questi materiali.

“C’è bisogno di strumentazione di alto livello e molto costosa che dev’essere poi mantenuta da operatori altamente qualificati. I ricercatori stessi devono avere una vasta conoscenza in ambito scientifico in vari settori così da avere un quadro il più possibile completo: devono avere familiarità con la chimica, avere le basi di fisica, medicina e biologia molecolare”, ha osservato Postnikov.

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Ricerche, Russia
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