Premieră științifică: a fost creat primul material inorganic cu proprietăți hidrofile și hidrofobe

Prestigioasa revistă științifică „Nano Energy”, cu factor de impact 13.12, descrie într-un articol recent un nanomaterial fascinant cu proprietăți contradictorii – hidrofobe (la umezire) și hidrofile (în afara contactului cu apa). Materialul-miracol a fost creat de o echipă internațională de savanți din Moldova, Germania, Italia și Australia, conduse de acad. Ion TIGHINEANU, director al Centrului Național de Studiu și Testare a Materialelor din cadrul Universității Tehnice a Moldovei, și prof. Rainer ADELUNG de la Universitatea din Kiel, Germania.

Noul nanomaterial – Aerogalnit sau aero-GaN, este constituit din elemente tetrapodice cu cavități și pereți ultra-subțiri, care se autoorganizează la interacțiunea cu apa precum se autoorganizează fosfolipidele – moleculele organice amfifile, în procesul de formare a membranelor celulare, scrie www.asm.md. Suprafața laterală a brațelor fiecărui tetrapod are proprietăți hidrofobe, iar capetele libere ale brațelor – proprietăți hidrofile. În rezultatul auto-organizării se formează membrane plutitoare care pot fi dirijate de la distanță cu ajutorul unui câmp electric sau magnetic. Aceste membrane manifestă abilități de autovindecare („self-healing”) și de transport dirijat al picăturilor lichide cu greutatea ce depășește de 500 de ori greutatea membranei.

Demonstrând proprietăți hidrofobe la transportul lichidelor, membranele de aero-GaN devin hidrofile în procese de îndepărtare de la apă, iar ruperea lor de la suprafața apei este posibilă doar la aplicarea unei forte specifice de 35 mN/cm2.

Autoorganizarea și interacțiunea elementelor tetrapodice la formarea membranelor de aero-GaN pe apă se aseamănă mult cu gruparea și interacțiunea furnicilor de foc în procesul de creare a unei „plute vii” cu scopul de a supraviețui la inundații.

Interesant este că o singură furnică nu poate înota, iar sute și mii pot, creând prin eforturi comune „colacul de salvare”.

Savanții au reușit „să îmbrace” picături de lichid în „cămașă” de aerogalnit, transmițîndu-le astfel capacitatea de plutire pe apă, dirijată din exterior. Mai mult. Adăugând substanțe volatile la picătura îmbrăcată, ei au înregistrat mișcarea rectilinie autopropulsată a picăturilor pentru perioade ce depășesc 2 ore, iar prin modificarea formei cămașei de aero-GaN s-a reușit rotirea, în condiții de autopropulsie, a picăturilor la viteze de cca 750 rot/min.

Autoorganizarea componentelor, flexibilitatea, stabilitatea chimică, rezistența la radiații și alte proprietăți excepționale ale aerogalnitului deschid o multitudine de oportunități pentru utilizarea practică a noului nanomaterial în structuri micro-electro-mecanice cu autopropulsie și eficiență energetică sporită, în micro-fluidică, senzorică, biomedicină, micro-robotică etc. Actualmente cercetătorii lucrează asupra elaborării unor dispozitive electronice cu performanțe deosebite, generate de proprietățile fascinante ale materialului-miracol.

Conceptul de creare a noului nanomaterial a fost generat și discutat încă în mai 2013 la Grenoble (Franța), unde distinșii savanți prezidau Conferința Internațională în Nanotehnologii organizată de Societatea Internațională pentru Optică și Fotonică. Investigațiile de-a lungul mai multor ani s-au soldat cu un salt strălucitor în dezvoltarea științei materialelor