Materiali “esotici”: preparare le nano-cipolle di carbonio usando le scaglie di pesce

Il termine “nano-cipolla di carbonio” identifica una nanoparticella costituita da un numero elevato di sfere di fullerene concentriche. Questi materiali trovano applicazione in una molteplicità di settori tecnologici, ma la preparazione non è semplice. Un gruppo di ricerca giapponese ha recentemente identificato un metodo di preparazione molte efficace che usa, come materia prima, le scaglie di pesce.

Immagino che il titolo di questo post vi sia apparso quantomeno stravagante e che la maggioranza dei lettori non abbia mai sentito parlare delle nano-cipolle di carbonio (identificate, in inglese, con l’acronimo CNO). In effetti si tratta di un argomento noto solo al ristretto giro degli specialisti di nanoparticelle, un settore della scienza dei materiali in rapidissima evoluzione. La capacità di organizzare i materiali su scala atomica consente di produrre materiali che non esistono in natura, con caratteristiche meccaniche, chimiche, elettriche ed ottiche completamente nuove.

Le nano-cipolle di carbonio prendono il nome dalla loro struttura a strati concentrici che assomiglia appunto a quella di una comune cipolla. Nel caso specifico, gli strati sono costituiti da fullereni sferici, strutture di carbonio di diametro diverso, costruite combinando esagoni e pentagoni esattamente come succede in un pallone da calcio.

Le principali applicazioni delle nano-cipolle di carbonio vanno dalla realizzazione di sorgenti di luce LED all’utilizzo in campo biomedico per la somministrazione mirata di medicinali o per scopi diagnostici. Un’altra applicazione molto interessante riguarda lo sviluppo di supercondensatori, utilizzabili per l’immagazzinamento di energia elettrica.

Analogamente a quanto succede per altri materiali avanzati basati sul carbonio, i processi standard per la costruzione delle nano-cipolle di carbonio sono piuttosto complessi e richiedono molto tempo ed energia. Recentemente, un gruppo di ricerca giapponese ha annunciato di essere riuscito a produrre CNO di elevata qualità con un metodo estremamente efficace, usando come materia prima le scaglie di pesce (solo i giapponesi potevano farsi venire un’idea simile!).

Il metodo prevede di trattare le scaglie di pesce con microonde generando un fenomeno di pirolisi al termine del quale si formano le nano-cipolle di carbonio. Le caratteristiche del processo sono descritte nel video seguente:

Gli animalisti troveranno la cosa riprovevole, ma personalmente trovo estremamente affascinante che una scaglia di pesce possa trasformarsi in modo così semplice e rapido in una materia prima utilissima per lo sviluppo di tante importanti tecnologie.

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