Molti organismi in natura hanno sviluppato macchie con due colori strutturali sui loro corpi, come la farfalla Papilio Palinurus . Il colore verde delle sue ali deriva dalle macchie di doppio colore giallo-turchese (Figura 1). Si ritiene che l’imitazione di tali macchie a doppio colore ispiri la progettazione di materiali funzionali in molte aree industriali poiché sono correlati al camuffamento, alla consegna dei messaggi e alla termoregolazione di queste specie. Tuttavia, la costruzione delle macchie a doppio colore soffre di processi complicati, apparecchiature costose e molteplici blocchi predefiniti.
Di recente, un gruppo di ricercatori ha fatto un importante passo avanti nella fabbricazione di cupole a doppio colore. Il team era guidato dal Professor Anderson Shum del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università di Hong Kong (HKU) e dai loro collaboratori, il Professor Yanlin Song e il Professore Associato Huizeng Li, del laboratorio della Green Printing dell’Institute of Chemistry, Chinese Accademia delle Scienze. Hanno proposto una strategia innovativa per autoassemblare diverse nanostrutture in un metodo one-pot utilizzando un tipo di elementi costitutivi. Il lavoro è stato pubblicato su Nano Letters in un articolo intitolato “Auto-assemblaggio in un vaso di cupole a due colori utilizzando nanoparticelle di silice mono-dimensionate”.
Il team del professor Shum ha scoperto che l’evaporazione di una gocciolina di un sistema acquoso a due fasi (ATPS) potrebbe innescare la separazione della fase liquido-liquido per formare due compartimentalizzazioni separate senza membrana, associandosi alla partizione non uniforme dei soluti in fasi diverse ( Comunicazione sulla natura : https://www.nature.com/articles/s41467-021-23410-7). Sfruttando la ripartizione dei soluti nelle goccioline di ATPS separate in fase e il flusso interno delle goccioline associato al processo di essiccazione, il team ha scoperto che le nanoparticelle di dimensioni mono sarebbero distribuite in modo non uniforme in due fasi e si autoassemblano in cristalli fotonici con due colori differenti. Il colore risultante è altamente programmabile regolando la concentrazione dei colloidi. Grazie alle informazioni sul colore binario programmabili, i ricercatori hanno progettato la crittografia con un volume elevato di contenuti, indicando la potenziale applicazione delle cupole a doppio colore nella crittografia, nell’archiviazione e nella consegna dei messaggi.
Il significato di questo lavoro non si limita alla costruzione di cupole bicolore. Il lavoro fornisce un nuovo approccio alla costruzione di nanostrutture disomogenee. È anche importante per comprendere i principi fisici alla base del processo di autoassemblaggio non uniforme, che guiderebbe l’ispirazione per la costruzione spontanea di sofisticate nanostrutture disomogenee.
Il documento di ricerca è stato pubblicato su Nano Letters , intitolato “One-Pot Self-Assembly of Dual-Color Domes Using Mono-Sized Silica Nanoparticles”.
Sfruttando la separazione di fase indotta dall’evaporazione dell’ATPS, le cupole biomimetiche a doppio colore sono fabbricate asciugando una gocciolina di ATPS che contiene nanoparticelle di dimensioni mono.
CREDITO
L’Università di Hong Kong