Università di Wageningen: aggiunta di alcune scintille agli oggetti stampati in 3D con nanoparticelle d’oro
La nanotecnologia può sembrare nuova e avanzata, ma è stata effettivamente utilizzata per migliaia di anni. Le nanoparticelle metalliche sono presenti in vetro e ceramica da centinaia e migliaia di anni fa, conferendo agli oggetti un aspetto brillante e scintillante. In un documento intitolato ” Nanoparticelle d’oro incorporate in plastica come materiale nanocomposito dicroico in stampa 3D “, un gruppo di ricercatori discute come hanno fabbricato un nanocomposito 3D stampabile composto da nanoparticelle d’oro dicroiche e un polimero stampabile 3D.
“I dicroici AuNP (nanoparticelle d’oro) sono stati preparati utilizzando un metodo Turkevich modificato, riducendo gli ioni d’oro alle nanoparticelle d’oro usando il citrato come agente riducente e tappante”, spiegano i ricercatori. “Nel metodo classico di Turkevich, una soluzione di acido cloroaurico bollente viene fatta reagire con citrato usando un rapporto molare citrato ad oro di 10, producendo AuNP di circa 10 nm. Quando questo rapporto viene modificato, anche le dimensioni delle nanoparticelle ottenute cambiano. Abbiamo scoperto che un rapporto citrato / oro tra 0,6 e 0,8 produceva nanoparticelle dicroiche che mostravano un riflesso brunastro e una trasmissione viola. ”
La soluzione di nanoparticelle è stata studiata mediante microscopio elettronico a trasmissione (TEM).
“La sintesi presentata è facile e veloce, in quanto bastano pochi minuti per ottenere la soluzione dicroica dopo l’aggiunta del citrato”, proseguono i ricercatori. “Durante la sintesi, la soluzione ha cambiato colore più volte: la soluzione gialla degli ioni dorati diventa blu un minuto dopo l’aggiunta della soluzione di citrato. Due minuti dopo, la soluzione ha mostrato un intenso colore nero, prima di diventare dicroica dopo altri due minuti di ebollizione. Il colore cambiato durante la sintesi suggerisce che la formazione di nanoparticelle dicroiche non è solo una crescita seminata, ma un meccanismo più complesso. ”
Una volta preparata la soluzione di nanoparticelle d’oro, le nanoparticelle sono state incorporate in un materiale stampabile 3D che può essere utilizzato con una stampante FDM 3D standard disponibile in commercio. I ricercatori hanno utilizzato l’alcool polivinilico (PVA) come vettore, poiché è uno dei materiali di stampa 3D più comunemente usati, è solubile in acqua e può quindi essere miscelato con le nanoparticelle senza necessità di cambiare solvente, e poiché può essere usato come un agente di tappatura per nanoparticelle.
I ricercatori hanno confrontato i risultati TEM della soluzione dicroica originale con AuNP-PVA disciolti in acqua, e hanno scoperto che le nanoparticelle erano ancora della stessa dimensione e forma di quelle originali, dimostrando che l’incorporamento nel PVA non influenza la stabilità del nanoparticelle. Infine, hanno estruso il materiale per creare un filamento per la stampa 3D FDM. La piccola percentuale di oro non ha influenzato la stampabilità del PVA. I ricercatori hanno poi stampato in 3D una replica della coppa Lycurgus del IV secolo e l’hanno rivestita in PDMS in modo che potesse trattenere l’acqua.
“In conclusione, abbiamo mostrato come sintetizzare e incorporare le nanoparticelle dicroiche in materiale stampabile 3D”, concludono i ricercatori. “Il nanocomposito AuNP-PVA è meccanicamente simile alla plastica pura e le sue proprietà dicroiche ottiche sono simili a quelle mostrate dalla soluzione AuNP. Gli oggetti stampati in 3D possono essere rivestiti per ottenere impermeabilità e stabilità dell’acqua a temperatura ambiente per lungo tempo. Possiamo immaginare questa metodologia per essere utilizzata non solo dagli artisti, ma anche per lo studio delle proprietà ottiche delle nanoparticelle o, ad esempio, nella fabbricazione tridimensionale di filtri ottici. ”
Autori del giornale includono Lars Kool, Anton Bunschoten, Aldrik H. Velders e Vittorio Saggiomo.
