O nouă senzație în cercetarea științifică! Reputabila revistă științifică „Nano Energy”, cu factorul de impact ce depășește 13, într-un articol recent, descrie proprietățile unui nanomaterial fascinant care manifestă concomitent proprietăți contradictorii – hidrofobe și hidrofile, și anume hidrofobe la umezire și hidrofile atunci când este îndepărtat de la contactul cu apa. Materialul-miracol a fost creat de o echipă internațională de savanți din Moldova, Germania, Italia și Australia, rolul de locomotivă-dublă aparținându-i academicianului Ion Tighineanu, prim-vicepreședinte al Academiei de Științe a Moldovei și director al Centrului Național de Studiu și Testare a Materialelor din cadrul Universității Tehnice a Moldovei, și profesorului Rainer Adelung de la Universitatea din Kiel, Germania. Conceptul de creare a noului nanomaterial a fost generat și discutat încă în mai 2013 la Grenoble (Franța), unde distinșii savanți prezidau Conferința Internațională în Nanotehnologii organizată de Societatea Internațională pentru Optică și Fotonică. Au urmat câțiva ani de căutări insistente, care s-au soldat cu un salt strălucitor în dezvoltarea științei materialelor.
Noul nanomaterial, denumit Aerogalnit sau aero-GaN, este constituit din elemente tetrapodice cu cavități și pereți ultra-subțiri, care se auto-organizează la interacțiunea cu apa precum se auto-organizează fosfolipidele - moleculele organice amfifile, în procesul de formare a membranelor celulare. Suprafața laterală a brațelor fiecărui tetrapod are proprietăți hidrofobe, iar capetele libere ale brațelor – proprietăți hidrofile. În rezultatul auto-organizării se formează membrane plutitoare care pot fi dirijate de la distanță cu ajutorul unui câmp electric sau magnetic. Aceste membrane manifestă abilități de auto-vindecare („self-healing”) și de transport dirijat al picăturilor lichide cu greutatea ce depășește de 500 de ori greutatea membranei ( Imagine 1). Demonstrând proprietăți hidrofobe la transportul lichidelor, membranele de aero-GaN devin hidrofile în procese de îndepărtare de la apă, iar ruperea lor de la suprafața apei este posibilă doar la aplicarea unei forte specifice de 35 mN/cm 2.
Merită menționat că auto-organizarea și interacțiunea elementelor tetrapodice la formarea membranelor de aero-GaN pe apă se aseamănă mult cu gruparea și interacțiunea furnicilor de foc în procesul de creare a unei „plute vii” cu scopul de a supraviețui la inundații ( Imagine 2). Interesant este că o singură furnică nu poate înota, iar sute și mii pot, creând prin eforturi comune colacul de salvare – „pluta vieții” ( Video 1). Un bun exemplu pentru Homo sapiens!
Savanții au reușit „să îmbrace” picături de lichid în „cămașă” de aerogalnit, transmițîndu-le astfel capacitatea de plutire pe apă, dirijată din exterior. Mai mult chiar, adăugând substanțe volatile la picătura îmbrăcată, ei au înregistrat mișcarea rectilinie autopropulsată a picăturilor pentru perioade ce depășesc 2 ore, iar prin modificarea formei cămașei de aero-GaN s-a reușit rotirea, în condiții de autopropulsie, a picăturilor la viteze de cca 750 rot/min ( Video 2).
Auto-organizarea componentelor, flexibilitatea, stabilitatea chimică, rezistența la radiații și alte proprietăți excepționale ale aerogalnitului deschid o multitudine de oportunități pentru utilizarea practică a noului nanomaterial în structuri micro-electro-mecanice cu autopropulsie și eficiență energetică sporită, în micro-fluidică, senzorică, biomedicină, micro-robotică etc. Actualmente cercetătorii lucrează asupra elaborării unor dispozitive electronice cu performanțe deosebite, generate de proprietățile fascinante ale materialului-miracol.
Eugenia TOFAN,
Serviciul de Presă al AȘM
|
