Da specchio a vetro: le nanoparticelle d’oro che rivoluzionano l’elettronica

SCOPERTE – Creare nuovi materiali per rivoluzionare l’elettronica è una sfida ardua, ma sono molti gli scienziati che l’hanno accettata. Tra loro anche i ricercatori del dipartimento di Chimica dell’Imperial College London, che hanno scelto le nanoparticelle d’oro per creare un filtro straordinario in grado di cambiare le proprie proprietà ottiche semplicemente applicando una leggera tensione di corrente.

Per ottenere il risultato, pubblicato sulla rivista Nature Materials, il gruppo di ricerca composto da Alexei Kornyshev, Joshua Edel e altri giovani scienziati come Yunuen Montelongo, hanno creato un sottile strato di nanoparticelle d’oro e hanno scoperto che variando la distanza che le separa è possibile cambiarne la capacità di filtrare le varie lunghezze d’onda della luce.

Una vera e propria sfida, date le dimensioni minuscole coinvolte, che ha permesso però la creazione di un materiale regolabile in modo reversibile. Attualmente infatti le proprietà ottiche delle nanoparticelle venivano variate usando mezzi chimici, una tecnica quindi che non permette la reversibilità a uno stato precedente.

Nel caso presentato dai ricercatori di Londra invece le nanoparticelle vengono avvicinate, fino a creare uno strato spesso che riflette tutte le lunghezze d’onda come uno specchio, o distanziate tra loro nello strato, così da far passare tutte le lunghezze d’onda proprio come un vetro, semplicemente applicando una leggera tensione di corrente, una tecnica dunque che è totalmente reversibile, ha spiegato Kornyshev: “Trovare la giusta condizione per permettere la reversibilità richiede un’ottima teoria, altrimenti sarebbe stato come cercare un ago in un pagliaio. E’ impressionate come la teoria si accosti così tanto ai risultati sperimentali”.

Per ottenere questo effetto, i ricercatori hanno posto i due strati di nanoparticelle d’oro tra due liquidi non mescolabili tra loro. Applicando la corrente, l’interfaccia che contiene le nanoparticelle diventa regolabile da densa a sparsa, permettendo così il cambio di proprietà ottiche. “È un equilibrio davvero sottile”, ha commentato Edel. “Per lungo tempo siamo stati in grado di ottenere solo agglomerati di nanoparticelle assemblati tra loro, piuttosto che accuratamente spaziati. Ma molti modelli ed esperimenti ci hanno portati oggi al punto in cui siamo in grado di creare uno strato che è davvero regolabile”.

I ricercatori hanno sottolineato che passare dalla teoria alla pratica, dati i limiti di stabilità del materiale, non è stato facile, ma il risultato è stato soddisfacente e pone le basi per la creazione di un materiale ottico dalle proprietà che possono essere modificate in tempo reale. Le applicazioni potrebbero essere molte: dai filtri ottici regolabili ai sensori chimici miniaturizzati, per una nuova frontiera dell’elettronica basata sulle nanotecnologie più innovative.

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