Dramma nel mondo scientifico! Un team della Northwestern University è riuscito a creare un materiale bidimensionale intrecciato meccanicamente. Questo piccolo gioiello unisce flessibilità e forza, promettendo di rivoluzionare le armature leggere e molto altro ancora. Questa innovazione apre le porte a una serie di nuove applicazioni nel campo dei materiali.
Come tutto è iniziato con i collegamenti meccanici
L’idea dei collegamenti meccanici non è nuova. Fu Fraser Stoddart, un famoso chimico, a piantare il seme negli anni ’80 presso la Northwestern University. Ha utilizzato questi collegamenti per sviluppare macchine molecolari in grado di fare molte cose, come ruotare o contrarsi. Il suo lavoro su queste strutture gli è valso addirittura il Premio Nobel nel 2016. Questa solida base è stata un trampolino di lancio per l’attuale team.
Cercare di intrecciare molecole con polimeri era come cercare di infilare un filo in un ago! William Dichtel, professore di chimica alla Northwestern, afferma che i piccoli anelli (5-8 atomi) erano troppo stretti per consentire il passaggio di altre molecole. Nel loro ultimo studio, sono riusciti a creare anelli composti da 40 atomi per unità ripetuta sulla struttura 2D: una vera svolta!
Il segreto dietro questa svolta
Madison Bardot, una dottoranda di talento, ha sviluppato un processo ingegnoso utilizzando monomeri a forma di X. Questi sono organizzati in strutture cristalline iperordinate. Quindi, hanno utilizzato un altro tipo di molecola per creare connessioni tra questi cristalli. Risultato? Un materiale costituito da strati polimerici bidimensionali dalla densità incredibile: 100 trilioni di maglie meccaniche per centimetro quadrato!
Quali sono le sue caratteristiche e dove può essere utilizzato?
Questo polimero si distingue per la sua capacità di dissolversi in soluzione, consentendo ai monomeri intrecciati di separarsi facilmente (utile per maneggiare ogni foglio). A differenza di altre sostanze cristalline che spesso sono fragili, questa rimane flessibile grazie allo spazio lasciato per ogni collegamento meccanico. È morbido sotto una leggera pressione ma diventa duro sotto alta pressione.
I ricercatori stanno già collaborando con i colleghi della Duke University per esplorarne gli usi pratici. Solo aggiungendo 2,5% dal polimero all’Ultem (una fibra vicina al Kevlar), la sua resistenza e robustezza sono salite alle stelle: ideale per realizzare armature o protezioni balistiche.
Presto disponibile ovunque?
Fino ad ora, la sintesi di questi polimeri rimaneva una sfida, affrontata principalmente in piccole quantità. Ma grazie al loro metodo innovativo, il team guidato da Dichtel è riuscito a produrre circa mezzo chilo di materiale: un vero passo avanti verso la produzione di massa!
Gli straordinari risultati ottenuti da questo dinamico team sono stati pubblicati sulla rivista Scienzasegnando un momento chiave nello sviluppo di materiali avanzati.
Questa innovazione non solo migliora la nostra comprensione scientifica; offre anche molte opportunità concrete per migliorare la nostra vita quotidiana. Invita tutti a sognare in grande riguardo alle infinite possibilità offerte da questa tecnologia emergente e spinge i ricercatori di tutto il mondo a continuare su questo percorso promettente.
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