Gli scienziati vogliono viluppare metodi di analisi che consentano di studiare le proprietà di materiali di varie composizioni e dimensioni di poche decine di nanometri senza danneggiarli
La sintesi per infiltrazione sequenziale (SIS) di materiali inorganici in modelli di copolimeri a blocchi nanostrutturati è progredita rapidamente negli ultimi anni per sviluppare nanomateriali funzionali con proprietà controllabili. Per favorire questa rapida evoluzione, è necessario espandere le capacità dei metodi non distruttivi per la caratterizzazione quantitativa delle proprietà dei materiali.
Un team di ricercatori italiani dell'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) e del Politecnico di Torino ha collaborato con il Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) tedesco e l'Università di Paderborn per sviluppare metodi di analisi che consentano di studiare le proprietà di materiali con composizione variegata e dimensioni di poche decine di nanometri (miliardesimi di metro) senza danneggiarli (tecniche di caratterizzazione non distruttive). La ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista Applied Polymers Materials della American Chemical Society (ACS). (1)
Questa ricerca apre la strada alla realizzazione di materiali funzionali per un'ampia gamma di applicazioni: dalla sensoristica ambientale allo sviluppo di accumulatori di energia, dalla fotonica all'elettronica, attraverso lo sviluppo di standard dimensionali a supporto della metrologia ibrida. La metrologia ibrida è un approccio innovativo che consiste nell'utilizzare diverse tecniche per la misura di una stessa grandezza fisica.
Il team ha prodotto strutture con dimensioni caratteristiche di 13 nanometri tramite polimeri, cosiddetti copolimeri a blocchi, che si assemblano da soli come mattoncini. Questi materiali sono stati successivamente modificati tramite una tecnica conosciuta come sequential infiltration synthesis (SIS), che consiste nell’aggiungere ossidi metallici ai polimeri cambiando la composizione del materiale. Per studiare la complessità di questi “nano” materiali con lo scopo di capirne la composizione e la collocazione degli ossidi metallici nei polimeri, i ricercatori hanno utilizzato diversi metodi, alcuni sfruttano l’interazione della materia con i raggi X (fluorescenza a raggi X e spettroscopia fotoelettronica a raggi X) e altri con un fascio di elettroni (microscopia elettronica in trasmissione).
«Il nostro obiettivo è quello di sviluppare tecniche di caratterizzazione non distruttive che possano essere utilizzate per l'analisi composizionale, dimensionale e funzionale di materiali nanostrutturati con proprietà controllabili – sottolineano i ricercatori della Divisione di Metrologia per i Materiali Innovativi e la Qualità della Vita dell’INRiM e del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia-DISAT del Politecnico - La collaborazione con il PTB e l'Università di Paderborn fa parte di un progetto di sviluppo di metodi metrologici accurati e riferibili al Sistema Internazionale di Unità di Misura per l'analisi ibrida di materiali nanostrutturati».
Riferimenti:
Descrizione foto: Copertina dell'Applied Polymers Materials della American Chemical Society (ACS) . - Credit: ACS.
Per ulteriori informazioni:
Politecnico di Torino
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