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Imparare dalle spugne marine a creare la silice in laboratorio. Le tecnologie continuano ad imitare la natura come migliorare la nostra vita. Un nuovo studio condotto dall'Istituto di Nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Nano-Cnr) in collaborazione con l’Università di Mainz in Germania, ha portato alla produzione in laboratorio di microfibre di biossido di silicio o silice.

Il metodo, che si è basato proprio sul 'funzionamento' delle spugne marine e sui loro meccanismi biologici, è già in fase di brevettazione e potrebbe, in un futuro non troppo lontano, diventare una tecnologia alternativa agli attuali metodi di produzione industriale, con un duplice vantaggio: costi più bassi ed ecosostenibilità.

Il team del Cnr, che opera presso i Laboratori dell’Università del Salento e coordinato da Alessandro Polini, Stefano Pagliara e Andrea Camposeo, non ha fatto altro che copiare ciò che Madre Natura ha creato milioni di anni fa. La complessità biologica delle spugne marine è diventata la traccia da seguire per creare in laboratorio un nuovo materiale eco-compatibile: “Utilizzando una variante sintetica della silicateina e tecniche litografiche abbiamo guidato la crescita di silice in geometrie controllate. Le microfibre artificiali ottenute sono analoghe alla struttura microscopica dello scheletro di una spugna naturale”, ha spiegato DarioPisignano del Nano-Cnr.

A cosa servirà la silice 'artificiale'? Spiegano gli esperti che “strutture di questo tipo potrebbero essere integrate come guide ottiche per la luce in micro-dispositivi portatili, i cosiddetti lab-on-a-chip, dove è necessario trasportare segnali luminosi per distanze molto ridotte con estrema precisione”. Ma non solo: “Stiamo anche lavorando su potenziali applicazioni della biosilice sintetica per realizzare strati elettricamente isolanti per l’elettronica”.

Perché proprio la silice? Spiegano gli esperti del Cnr che si tratta di uno dei minerali più abbondanti in natura ma anche nella vita di tutti i giorni. Basti pensare che è il componente principale di vetro e ceramica, della maggior parte delle fibre ottiche e “si usa nei processi di catalisi, nei dispositivi elettronici e in molte tecnologie mediche”. Inoltre, in natura esistono numerosi esempi di organismi in grado di sintetizzare la silice, ma le spugne di mare usano una particolare proteina, la silicateina, “per innescare la sintesi di silice e guidarne la crescita in strutture ordinate che diventano l’impalcatura del loro scheletro”. Stesso processo realizzato in laboratorio.

E i vantaggi? Secondo Pisignano, mentre i metodi convenzionali hanno bisogno di temperature elevate e soluzioni caustiche che li rendono molto inquinanti ed energeticamente costosi, i processi biologici di produzione di silice si svolgono invece a temperatura ambiente, a pressione atmosferica e con soluzioni acquose neutre. “I prossimi passi sono rivolti a controllare meglio la crescita per realizzare nuove geometrie e a ottimizzare le caratteristiche ottiche ed elettroniche della biosilice sintetica”.

Lo studio è stato pubblicato su Nature Scientific Reports.

Francesca Mancuso

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