211service.com
Buckyball con sorpresa
Una startup con sede in Virginia chiamata Luna nanoWorks si sta avvicinando alla commercializzazione di una nuova versione di buckyballs, molecole di carbonio a forma di pallone da calcio, che secondo la società potrebbe migliorare la risonanza magnetica (MRI) e portare a celle solari ad alta efficienza. Ogni buckyball è composto da 80 atomi di carbonio con cluster di nitruro di metallo intrappolati all'interno, creando un nanomateriale con nuove proprietà elettroniche, ottiche e magnetiche.
Luna nanoWorks sta commercializzando un nuovo tipo di buckyball in cui 80 atomi di carbonio racchiudono tre atomi di metalli delle terre rare in un complesso di nitruro di metallo. Secondo l'azienda, la molecola promette di migliorare le immagini MRI e di realizzare celle solari ad alta efficienza. (Credit: Robert Lenk, Presidente, Luna nanoWorks)
Il nuovo materiale è stato realizzato per la prima volta da Harry Dorn e i suoi colleghi della Virginia Tech, a Blacksburg, in Virginia, per caso. Gli scienziati in genere creano buckyballs (sfere cave composte da 60 atomi di carbonio sono il tipo più comune) accendendo un arco elettrico tra due elettrodi di grafite. Quando i ricercatori della Virginia Tech stavano producendo questi fullereni utilizzando elettrodi metallici infusi con catalizzatore, l'aria è trapelata nella camera ad arco elettrico. Il risultato è stato un gran numero di gabbie di buckyball da 80 carbonio, ciascuna con una molecola di nitruro di metallo con tre atomi di metallo intrappolati all'interno.
I ricercatori hanno già racchiuso molecole metalliche in buckyball, ma questi sono i primi buckyball che racchiudono molecole di nitruro di metallo altamente instabili. Inoltre, lo stesso buckyball da 80 carbonio era insolito: nessuno ne aveva mai realizzato uno, vuoto o pieno. Anche se le molecole di nitruro di metallo e il buckyball da 80 atomi di carbonio non esistono a lungo, si stabilizzano a vicenda nella nuova disposizione. Luna nanoWorks, con sede a Danville, in Virginia, può produrre fullereni con varie combinazioni di metalli delle terre rare, come scandio, ittrio e lantanio.
Il buckyball ha una carica netta negativa, mentre il cluster metallico ne ha una netta positiva. Questa distribuzione di carica della molecola di fullerene metallico gli conferisce proprietà interessanti, che i ricercatori stanno ancora cercando di capire. È un materiale molto insolito, non il tuo composto comune, dice James Cross , professore di chimica alla Yale University. Potrebbero facilmente esserci varie applicazioni pratiche, la più promettente è il miglioramento della risonanza magnetica, dice.
Luna nanoWorks, che ha concesso in licenza la tecnologia da Virginia Tech, afferma che i materiali potrebbero essere utilizzati come agente di contrasto più efficace nella risonanza magnetica, utilizzata per l'immagine dei tessuti molli del corpo come il cervello e il midollo spinale. I medici attualmente iniettano gadolinio nel corpo di un paziente subito prima di un esame di risonanza magnetica. Il metallo migliora la risoluzione delle scansioni e aumenta il contrasto dell'immagine. Ma il gadolinio è tossico, quindi è avvolto con un composto organico. Ciò non elimina completamente il rischio di tossicità, afferma Cross, e limita la quantità di gadolinio che i medici possono iniettare nel corpo del paziente.
Al contrario, il buckyball da 80 carbonio è una gabbia molto più forte per intrappolare il nitruro di gadolinio per la prossima generazione di agenti di contrasto in cui si desidera indirizzarli a un particolare organo o condizione patologica, afferma Robert Lenk, presidente di Luna nanoWorks. Infatti, Dorn e i suoi colleghi della Virginia Tech hanno dimostrato che i fullereni di nitruro di metallo mostrano un contrasto 40 volte migliore rispetto agli agenti di contrasto attualmente sul mercato, sebbene l'esatto meccanismo alla base di ciò non sia ancora stato compreso. Prima che il materiale possa essere utilizzato per la risonanza magnetica, tuttavia, dovrebbe essere sottoposto a una serie di test di sicurezza e tossicità e ottenere l'approvazione della Food and Drug Administration. L'azienda prevede di farlo una volta che il materiale sarà stato completamente sviluppato.
Intrappolare altri metalli nel buckyball potrebbe portare a diverse applicazioni. Luna nanoWorks sta pianificando di utilizzare questi nanomateriali per creare nuovi tipi di celle solari altamente efficienti, anche se Lenk ha rifiutato di spiegare come funzionerebbero. Quando i fotoni colpiscono i materiali fotovoltaici, si creano un elettrone con carica negativa e una lacuna con carica positiva che spesso si ricombinano e non contribuiscono alla corrente elettrica. Una delle aree di ricerca attive in questo momento è trovare modi più efficienti per separare la coppia elettrone-lacuna prima che possano ricombinarsi, e quindi aumentare l'efficienza dei pannelli solari, afferma Lenk.
Luna nanoWorks vende già quantità di milligrammi dei materiali ai ricercatori, e la capacità di produrre quantità così elevate distingue l'azienda dagli altri nel campo della ricerca, afferma Cross. Mentre i gruppi tedeschi e giapponesi hanno svolto un lavoro significativo sui fullereni di nitruro di metallo, nessuno ha avuto modo di produrre quantità adeguate di materiale. Riceverebbero alcuni microgrammi di queste cose, dice Cross. Chiaramente non era sufficiente fare alcun tipo di chimica seria o trovare applicazioni. Il metodo di Dorn, invece, crea grammi di materiale.
Ci sono tutti i tipi di cose che potresti fare con questo materiale inserendo varie molecole di metallo all'interno, dice Cross. Questo potrebbe essere un prototipo per una serie molto più ampia di composti che potrebbero avere il proprio insieme di proprietà interessanti.