In fatto di microfibre, i ricercatori non avranno più bisogno di “rompere il ghiaccio”. Grazie a una nuova scoperta nei nanomateriali, ora potranno piegarlo.
“Il nostro gruppo lavora alle microfibre di silice da 20 anni”, dice Xin Guo, scienziato ottico presso l’Università di Zhejiang in Cina e uno degli autori dello studio pubblicato su Science. Ora, il suo team è diventato il primo a coltivare microfibre con ghiaccio flessibile che può piegarsi su se stesso, senza rompersi.
La creazione di un ghiacchio flessibile ed ”elastico”
Il ghiaccio è noto per essere una sostanza fragile , principalmente a causa di imperfezioni nella struttura dei suoi cristalli. La scienza ancora non comprende appieno cosa succeda a livello molecolare quando il ghiaccio si trasforma in acqua e viceversa. Le proprietà ottiche delle nuove microfibre di ghiaccio ultra-elastiche potrebbero avvicinare la comprensione dei fenomeni che interessano questi materiali.
L’esperimento
I ricercatori hanno creato le microfibre raffreddando un ago di tungsteno (dallo spessore di un singolo atomo, l’oggetto più affilato mai realizzato) in una camera speciale a circa -60 gradi Fahrenheit. Hanno quindi utilizzato un campo elettrico per attirare vapore acqueo sulla punta dell’ago. Quando il vapore si è congelato, ha formato una microfibra di circa 5 micrometri di diametro e circa 1 millimetro di lunghezza. Il team a questo punto ha abbassato ulteriormente la temperatura tra -94 gradi e -238 gradi Fahrenheit. Quando hanno provato a piegarlo, hanno scoperto che il loro esperimento aveva funzionato.
La fibra risultante potrebbe piegarsi fino a una deformazione massima del 10,9%, molto più del ghiaccio normale, tornando anche alla sua forma originale.
È come una magia. Normalmente non abbiamo cristalli di ghiaccio perfetti. Ora abbiamo una specie di microfibra con un carattere molto uniforme.
Limin Tong, Zhejiang University
A cosa può servire il ghiaccio flessibile?
I ricercatori hanno inviato luce attraverso questa microfibra di ghiaccio, che è molto chiara, e hanno scoperto che funziona bene come la fibra ottica. Di più: questa fibra potrebbe trovare impiego anche nel rilevamento di virus o altri microbi; posizionando minuscoli organismi sulle microfibre e guidando la luce attraverso di esse, potremmo saperne di più sulla concentrazione, sulla densità o sui tipi di microbi che potrebbero essere presenti.
In futuro, il team lavorerà anche alla costruzione di sensori compatibili con il ghiaccio flessibile. Naturalmente, questa fibra si scioglie a circa 14 gradi Fahrenheit, il che significa che potrebbe non essere utile in molte situazioni. “Questa è una temperatura molto usata nei laboratori”, dice Tong, “e anche in alcuni tipi di gelato”. Ma i ricercatori nelle regioni polari, o nello spazio, potrebbero farne uso a causa delle temperature intrinsecamente basse.
Forse ancora più importante, la luce che brilla attraverso queste fibre congelate potrebbe aiutare i ricercatori a studiare cosa succede quando il ghiaccio cambia fase. Poiché un cambiamento di fase può essere ottenuto semplicemente piegando la microfibra, ciò potrebbe rivelare di più su come si formano i cristalli di ghiaccio, perché si formano in quel modo e quali molecole sono coinvolte.
Per ora, il passo successivo è determinare se è possibile creare microfibre di ghiaccio più lunghe. Vi terrò aggiornati.
