Nel cuore di un laboratorio della University of Colorado, Boulder, un team di ricerca ha dato vita a una scoperta che potrebbe cambiare il nostro rapporto con la luce. I ricercatori hanno creato nanocristalli organici che, sotto l’effetto della luce, generano una forza meccanica in grado di sollevare una massa 1000 volte superiore alla loro.
La parte più interessante della ricerca pubblicata su Nature Materials (ve la linko qui) è che questa trasformazione avviene senza l’ausilio di calore o elettricità. Una prospettiva entusiasmante che apre nuove strade per la scienza dei materiali e l’ingegneria.
Il potere dei nanocristalli
La luce ha sempre avuto un ruolo centrale nella nostra esistenza. Fa tutto: guida i nostri ritmi circadiani, alimenta le piante attraverso la fotosintesi e illumina il nostro mondo. Può perfino influenzare la nostra visione e i nostri percorsi mentali, secondo le ultime ricerche nel campo dell’optogenetica.
Ora, grazie ai progressi nella scienza dei materiali, la luce sta dimostrando di avere potenzialità ancora maggiori.
I nanocristalli sviluppati dai ricercatori della University of Colorado, Boulder sono materiali fotomeccanici progettati per trasformare direttamente la luce in forza meccanica. Una trasformazione frutto di un delicato equilibrio tra fotochimica, chimica dei polimeri, fisica, meccanica, ottica e ingegneria.
Un passo avanti nella scienza dei materiali
Il team guidato da Ryan Hayward ha portato la ricerca su questi materiali a un nuovo livello. I nanocristalli organici non solo si piegano sotto l’effetto della luce, ma sollevano anche oggetti più pesanti di loro. Molto più pesanti. Come ha spiegato lo stesso Hayward, hanno “eliminato l’intermediario” e trasformato direttamente l’energia luminosa in deformazione meccanica.
Come in ogni ricerca di questo tipo, ovviamente, ci sono state sfide da superare. Una delle principali difficoltà con i materiali fotochimici è stata quella di generare una risposta meccanica su larga scala a partire da movimenti a livello molecolare. Questo richiede che le molecole reattive siano organizzate in modo da spingere tutte nella stessa direzione.
La soluzione? L’uso di nanocristalli organici di diarylethene come componente fotoattivo, inseriti in un materiale polimerico con pori di dimensioni micrometriche.
Il potenziale applicativo
Sebbene ci sia ancora lavoro da fare, come ha sottolineato Hayward, questa ricerca rappresenta un passo significativo verso un futuro in cui la luce potrebbe diventare una fonte di energia meccanica ancora più potente. Tanto per dire: immaginate robot, veicoli o droni alimentati da raggi laser invece che da pesanti batterie. E non solo:
- Medicina e Salute: Gli attuatori fotomeccanici potrebbero essere utilizzati in dispositivi medici miniaturizzati, come microrobot che, una volta introdotti nel corpo, possono essere guidati e attivati dalla luce per eseguire interventi chirurgici di precisione o per somministrare farmaci direttamente nel sito di interesse.
- Energia e Ambiente: Questi nanocristalli potrebbero essere integrati in pannelli solari di nuova generazione, trasformando direttamente la luce solare in movimento meccanico, che potrebbe poi essere convertito in energia elettrica. Questo potrebbe rendere i pannelli solari più efficienti e versatili.
- Elettronica di Consumo: Dispositivi elettronici flessibili e pieghevoli, come smartphone o tablet, potrebbero utilizzare questi nanocristalli per modificare la loro forma o posizione in risposta alla luce. Ad esempio, uno schermo che si piega o si adatta automaticamente alle condizioni di illuminazione circostanti.
In sintesi, sembra che la strada verso un futuro alimentato dalla luce sia ancora più illuminata.
