mercoledì, Dicembre 19, 2018
CRONACAULISSE

Materiale rivoluzionario scoperto per errore

800px-SilicaGelNOTIZIE – L’hanno chiamata Upsalite, dal nome dell’università dov’è stata inventata, quella di Uppsala in Svezia. Sintetizzata da un gruppo di ingegneri dei materiali dell’ateneo svedese, l’Upsalite è un materiale dotato di una superficie da record e capacità di assorbimento dell’umidità altrettanto straordinarie. La sua realizzazione e le sue caratteristiche sono riportate in uno studio pubblicato su PLoS One.

Al contrario di un’altra località svedese, il nome di Uppsala non figurerà sulla tavola periodica degli elementi, ma potrebbe comunque diventare più celebre di erbio, itterbio, ittrio e terbio (elementi i cui nomi vengono tutti dalla cittadina scandinava di Ytterby). Se manterrà fede alle aspettative, il materiale di carbonato di magnesio creato dai ricercatori svedesi potrebbe infatti rivelarsi utilissimo a ridurre l’energia necessaria a controllare l’umidità ambientale nei dispositivi elettronici, nell’industria farmaceutica, ma anche nei magazzini e sulle piste da hockey su ghiaccio. Potrebbe anche essere usato per assorbire i cattivi odori, depurare l’aria dopo un incendio, o per assorbire emissioni tossiche gassose, agenti chimici dispersi nell’ambiente o sversamenti di petrolio in mare.

“Al contrario di quanto la letteratura scientifica ha sostenuto per oltre cent’anni, abbiamo scoperto che il carbonato di magnesio amorfo può essere prodotto attraverso un semplicissimo processo a bassa temperatura”, spiega Johan Gómez de la Torre, ricercatore al Dipartimento di nanotecnologia e materiali funzionali dell’università di Uppsala.

Mentre le forme ordinate di carbonato di magnesio, che contengano o meno acqua nella loro struttura, abbondano in natura, le forme disordinate e prive di acqua si sono dimostrate molto difficili da sintetizzare. Nel 1908, ricercatori tedeschi sostennero che una simile forma di carbonato non fosse producibile usando gli stessi procedimenti impiegati per gli altri carbonati, cioè provocando la formazione di bolle di anidride carbonica in una sospensione alcolica. Studi successivi del 1926 e del 1961 arrivarono alla stessa conclusione.

“Poi, un giovedì pomeriggio del 2011, abbiamo variato leggermente i parametri di sintesi dei precedenti tentativi infruttuosi, dimenticando per errore il materiale nella cella di reazione durante tutto il fine settimana. Tornati al lavoro lunedì mattina, abbiamo scoperto che si era formato un gel rigido, che abbiamo lasciato asciugare. Le proprietà del materiale, ci siamo accorti, erano incredibili”, continua de la Torre.

Alla scoperta è seguito un anno in cui il gruppo ha eseguito un’attenta analisi del materiale e una messa a punto dell’esperimento. Non sono bastate le competenze ingegneristiche, ma sono state necessarie anche quelle linguistiche, poiché una parte dei dettagli chimici indispensabili per capire il meccanismo di reazione era disponibile soltanto in una vecchia tesi dottorale in russo. “Un nostro ricercatore ha quindi potuto mettere alla prova le sue conoscenze anche in questo campo”, scherza de la Torre.

Il lato più sorprendente della scoperta, tuttavia, non è stato la produzione del nuovo materiale, quanto le sue particolari proprietà. L’Upsalite possiede la maggior superficie misurata per un carbonato di un metallo alcalino terroso: 800 metri quadrati per grammo, cioè un’area molto superiore a quella di un campo da tennis.

“Inoltre, abbiamo scoperto che il materiale conteneva un gran numero di pori vuoti dal diametro minore di 10 nanometri. La struttura porosa fa sì che il materiale interagisca in un modo molto particolare con l’ambiente: l’Upsalite, per esempio, assorbe a tassi di umidità relativamente bassi più acqua dei migliori materiali attualmente in circolazione. Questa caratteristica sarà importantissima per le applicazioni industriali.”

Crediti immagine: Henningklevjer, Wikimedia Commons

18 Commenti

  1. voglio solo, dire una cosa: se è composto da carbonato di magnesio, mi spiegate come fa ad andare sulla tavola periodica? è un materiale ,non un elemento. E per fortuna che siete “Oggi scienza”.

  2. L’ autore dell’articolo nell’enfasi del successo della scoperta della sintesi del materiale amorfo MgCO3
    voleva dire che il nome di Upsalite ,che è associato al carbonato di Magnesio amorfo, sarà in futuro importante come il nome degli elementi della T.P. Erbio, Terbio, Ittrio e Itterbio tutti derivati dal nome della cittadina scandinava Ytterby (che neanche io sapevo). Amico invisibileuomo non è un errore o se lo è è proprio veniale.
    Il problema semmai è di non essere riuscito a far capire ai lettori quando e come si forma il gel solido e come successivamente il gel si trasforma in materiale amorfo. Questa seconda parte della discussione dell’articolo è proprio scarsa di scienza ed è lasciata alla libera interpretazione misconcezionistica dei lettori.

  3. Infatti è scritto “Al contrario di un’altra località svedese, il nome di Uppsala non figurerà sulla tavola periodica degli elementi, ma potrebbe comunque diventare più celebre di erbio, itterbio, ittrio e terbio …” quindi NON FIGURERA’

  4. L’ autore dell’articolo nell’enfasi del successo della scoperta della sintesi del materiale amorfo MgCO3 voleva dire che il nome di Upsalite ,che è associato al carbonato di Magnesio amorfo, sarà in futuro importante come il nome degli elementi della T.P. Erbio, Terbio, Ittrio e Itterbio tutti derivati dal nome della cittadina scandinava Ytterby (che neanche io sapevo). Amico invisibileuomo non è un errore o se lo è è proprio veniale.
    Il problema semmai è di non essere riuscito a far capire ai lettori quando e come si forma il gel solido e come successivamente il gel si trasforma in materiale amorfo. Questa seconda parte della discussione dell’articolo è proprio scarsa di scienza ed è lasciata alla libera interpretazione misconcezionistica dei lettori.

  5. La sintesi parte da Ossido di Magnesio (polvere bianca) che si pone a reagire assieme al metanolo liquido alla temperatura di 50°C. Successivamente si introduce CO2 alla pressione di 3bar.. Quindi si riporta la pressione a circa 1bar e la temperatura si fa scendere a 25°C. Da questi vari step reattivi si arriva alla formazione di un gel rigido costituito da un complesso MgCO3*CH3OH. Questo sistema è stabile probabilmente per via della formazione di legami idrogeno incrociati che tengono il sistema gel in uno stato rigido. Se però il gel rigido si scalda a 75°C i legami idrogeno si rompono e precipita MgCO3(s) e amorfo. Il metanolo può essere recuperato attraverso un processo di evaporazione-condensazione.

  6. @invisibileuomo:
    infatti non hanno detto ci andrà.

    “Al contrario di un’altra località svedese, il nome di Uppsala non figurerà sulla tavola periodica degli elementi, ma potrebbe comunque diventare più celebre di erbio, etcc”

    si spera che chi legge articoli scientifici abbia come minimo la capacità basilare di comprenderli.

    1. @Dan @RobertoCanatloni l’orata, al contrario della carne bovina,non rientrerà nella carne. E’ una cazzata.
      Io ho, la capacità di comprenderli (Perito chimico, che studia ingegneria chimica), ma qui è logica.

  7. Sunty: gli elementi della tavola periodica c’entrano nella misura in cui prendono il nome da una cittadina svedese dove sono stati scoperti, così come l’Upsalite. nell’articolo non si afferma che l’Upsalite è un elemento o un potenziale elemento. l’analogia è toponomastica, non ontologica.

    Nicola Spanò: il motivo per cui non vengono descritte le modalità di trasformazione del gel in materiale amorfo riconducibile: a) alla limitatezza di spazio di un articolo, e b) soprattutto alla complessità della spiegazione. come fa notare in un suo commento, per spiegare il fenomeno sarebbe necessario scendere nella tecnica che, in caso d’interesse, si può trovare nell’articolo originale linkato. ciò detto, la ringrazio per aver voluto spiegare il perché e il come della trasformazione.

  8. Il numero di interventi così numerosi per beccare su una frase dove la scienza c’entra poco fa capire come viene vista la scienza in Italia. Scienza ottocentesca, con dati enciclopedici, devi conoscere minuzie, particolari inutili dell’argomento e magari il significato globale non interessa. Tuttavia è giusto che chi scrive di scienza lo faccia in modo corretto senza fraintendimenti. Una maggiore attenzione anche alla forma. Tuttavia l’esagerazione fuori luogo per contrarietà è controproducente alla finalità della scienza, però voglio asserire che se ciò serve per accendere dibattiti sulla scienza ben vengano anche questi scontri sulla parola o sulla frase. In Italia purtroppo vi è quasi il terrore di discutere di scienza tra sconosciuti, la paura di fare errori, di scordare un nome è così potente che molti scienziati e studiosi italiani tacciono quando sono sottoposti a domande e quesiti. Un docente universitario mi confidò che andò via dall’Inghilterra perché dopo gli esperimenti in laboratorio i docenti venivano tempestati di domande dagli studenti. E questo per lui era uno stress enorme ed insopportabile. Penso però che chi studente o lettore o persona comune si fissa su questioni caprine lo fa perché non possiede altri argomenti con i quali discutere ed interloquire.
    Costoro magari nella loro vita scolastica sono stati messi sotto torchio per via del nozionismo imperante nella scuola.
    Non sai la formula, non mi sai “ripetere” la lezione, allora sei un asino!. La scienza in Italia è questa nozionismo su nozionismo, il sapere a “pappagallo”, e quando invece introduci il dubbio, la possibilità di non poter decidere, la necessità di altri dati, spiegazioni inesatte o fuori luogo,apriti cielo lo scienziato ha sbagliato. Volete mettere la bellezza di poter sbagliare, anzi gli scienziati veri raramente hanno la soluzione del problema. Ma alcuni di loro mediante un pensare divergente, non comune, che esplora strade nuove danno soluzioni nuove a problemi controversi. La teoria dei quanti di Planck per risolvere il paradosso della catastrofe ultravioletta, la teoria della relatività di A.E. per contrastare il concetto di sistema di riferimento assoluto dichiarato da Newton, la teoria della conservazione della massa di Lavoiser per contrastare il flogisto positivo e negativo a comando erano viste come teorie alcune fuori dalla logica ed alcune sensate ma fuori dalle concezioni imperanti all’epoca. L’atomo tetraedrico di Van’t Hoff destò scalpore sui luminari dell’epoca che dichiararono che costui forse vagheggiava nelle nuvole a cavallo di Pegaso. Inutile dire che Van’t Hoff aveva ragione. Ma per finire abbiamo dimenticato che il nostro argomentare partiva da una affermazione: “materiale rivoluzionario scoperto per errore”. Pasteur diceva che è possibile fare scoperte per errore o per caso, ma il caso “favorisce le menti preparate”.

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