Londra – Arriva nel campo delle nanotecnologie una nuova applicazione di una tecnica detta ‘bagnamento litograficamente controllato’ (Lcw, dall’inglese lithographically controlled wetting), sviluppata e brevettata dall’Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati del Consiglio nazionale delle ricerche (Ismn-Cnr) di Bologna.
L’Lcw può essere applicata a qualsiasi composto materiale solubile, permettendo la formazione di strutture micrometriche e nanometriche organizzate su larga area, senza bisogno di strumenti né di infrastrutture complesse. Il protocollo è stato pubblicato su Nature Protocols, ottenendo la copertina del numero di settembre.
“La novità di questa tecnica consiste nella non necessità di interazione specifica tra le molecole del composto e la superficie. In pratica, è possibile usarla su qualsiasi materiale solubile e per diverse applicazioni tecnologiche”, specifica Massimiliano Cavallini dell’Ismn Cnr.
“L’Lcw ha permesso di sfruttare materiali che sarebbero inutilizzabili con le tecnologie consolidate, in settori come la fabbricazione dei transistori organici ambipolari, basati su nano strutture, la realizzazione di elementi di memoria simili a cd miniaturizzati e la disposizione controllata di molecole biologiche per sensori e crescita cellulare”.
La tecnica permette di controllare come una soluzione, in uno spazio limitato dalle protuberanze di uno stampo, bagni la superficie solo in corrispondenza delle protuberanze, costringendo il soluto ad auto-organizzarsi in spazi delimitati. “È il fenomeno che forma l’impronta della tazzina del caffè nel piattino dopo che vi si è appoggiato il cucchiaino”, spiega Cavallini.
“Nel nostro caso, lo stampo viene posizionato su un substrato dove è stata depositata una pellicola sottile di una soluzione. A causa della forza capillare, cioè dell’interazione tra le molecole di un liquido o un solido sulla loro superficie di separazione, la soluzione si concentra tra il rilievo dello stampo e il substrato. Quando il solvente evapora, aumenta la concentrazione del soluto che si deposita in corrispondenza delle protuberanze dello stampo in maniera altamente controllata, dando origine a nano strutture di dimensioni precise. Se il soluto è un materiale funzionale, si ottengono così nano strutture con particolari proprietà fisiche come la conduzione elettrica o il superparamagnetismo”.
L’utilizzo di stampi facilmente realizzati con tecniche dette di rapid protyping e replica molding rende il costo di tale tecnologia molto inferiore a quello delle tecniche litrografiche di tipo top-down. “Anche se è stata sviluppata per il modellamento di materiali semiconduttori molecolari e polimerici in dispositivi elettronici organici, l’Lwc è stata estesa a materiali con proprietà ottiche per realizzare etichette anticontraffazione di prodotti commerciali”, conclude il ricercatore.
“Con alcuni materiali che non cambiano stato con la temperatura si possono infatti creare elementi di memoria per dispositivi che ‘raccontino’ la storia termica di un prodotto, contribuendo al controllo del rispetto della ‘catena del freddo’ nei prodotti surgelati. In tempi di crisi economica, applicazioni utilizzabili in più settori, compreso quello tecnologico, diviene un elemento essenziale”.
Il brevetto Cnr è stato concesso in licenza a una società di spin-off (Scriba nanotecnologie) operante nel campo dell’anticontraffazione e conservazione dei farmaci.