La ricerca di soluzioni sostenibili ed ecocompatibili per migliorare lo stile di vita dell’uomo ma anche le emissioni e l’inquinamento del globo sono alla base degli studi odierni, anche in vista delle promesse fatte per l’ambiente con l’agenda 2030.

In questa direzione si muove un Progetto di ricerca del MIT, avviato nel 2017, i cui consecutivi step di indagine hanno dimostrato come utilizzando delle nanoparticelle speciali incorporate all’interno delle foglie delle piante, sia possibile renderle “luminose”.

Sono sufficienti soltanto 10 secondi di esposizione delle piante alla luce per consentirgli di rimanere illuminate per diversi minuti con possibilità di ricarica ripetuta. I più recenti sviluppi hanno consentito di andare via via a migliorare il risultato di ricerca, sino a far sì che le nuove piante possano ora produrre una luce 10 volte superiore alla versione precedente.

L’obiettivo era quello di creare una pianta emettitrice di luce grazie a delle particelle che la rendessero in grado di assorbirne dall’esterno, conservarne una parte e la ri-emettessero gradualmente verso l’esterno. Questo è un grande passo verso l’illuminazione a base vegetale

afferma Micheal Strano, professore di Ingegneria Chimica al MIT e Autore Senior del nuovo studio su questa tecnologia.

Per raggiungere il risultato, i Ricercatori, si serviti dello stesso meccanismo biologico che consente alle lucciole di brillare. Le nanoparticelle, infatti, sono composte di luciferasi e luciferina, l’enzima che permette alle lucciole di illuminarsi al buio. La fonte che fornisce alla luciferasi l’energia per illuminarsi è contenuta in un nocciolo di alluminato di stronzio rivestito di silice, che consente di proteggere la pianta dai danni. E sempre grazie a questo piccolo “condensatore”, il team di ricerca è riuscito non soltanto a farle emanare luce, ma anche ad assorbirla ed immagazzinarla per emetterla in modo graduale. 

Creare luce ambientale con l’energia chimica rinnovabile delle piante viventi è un’idea audace, rappresenta un cambiamento fondamentale nel modo in cui pensiamo alle piante viventi e all’energia elettrica per l’illuminazione

afferma Sheila Kennedy, professore di architettura al MIT, co-autrice del paper sulle piante luminose.

Le nanoparticelle si distribuiscono nel tessuto spugnoso delle foglie e vanno a creare un sottile film che non danneggia la pianta in modo tale da non interrompere la fotosintesi. 

Questa tecnologia è ancora in fase sperimentale e gli ingegneri stanno già studiando come aumentare la luminosità e l’autonomia delle piante con la combinazione sia delle nanoparticelle che del piccolo “condensatore”. Non si può escludere che tra qualche anno potremo illuminare strade e altro solamente grazie all’installazione di normalissime piante vegetali trattate. 

Per approfondire:
Gordiichuk, P., Coleman, S., Zhang, G., Kuehne, M., Lew, T. T. S., Park, M., Cui, J., Brooks, A. M., Hudson, K., Graziano, A. M., Marshall, D. J. M., Karsan, Z., Kennedy, S., Strano, M. S. (2021) Augmenting the living plant mesophyll into a photonic capacitor, Science Advances, Vol. 7, Issue 37, 8 sept 2021, DOI: 10.1126/sciadv.abe9733

L'articolo Piante che emettono luce per un futuro green proviene da Osservatorio C Quadra.

Grazie all’utilizzo dell’ingegneria nanometrica sono riusciti a realizzare un materiale composto da montanti in carbonio in grado di conferire al prodotto finito elevatissimi livelli di robustezza fisica e meccanica senza andare ad aumentarne però il peso.

La stessa quantità di massa del nostro materiale risulta essere molto più efficiente nel fermare un proiettile rispetto alla stessa quantità di massa di Kevlar

Queste le parole di Carlos Portela, Assistant Professor di Ingegneria Meccanica al MIT, Responsabile del Progetto di Ricerca.

Il materiale è stato realizzato presso il Caltech tramite una tecnica che utilizza un laser ad alta potenza per solidificare le microstrutture in una resina fotosensibile, seguendo uno schema ripetuto a tetracaidecaedro: una nano architettura che gli conferisce resistenza alla flessione. Dopo aver modellato la struttura reticolare, la resina in eccesso è stata tolta e il materiale è stato inserito in un forno sottovuoto per la conversione del polimero in carbonio ultraleggero.

Per testare la resistenza del materiale ad impatti ad altissima velocità, il team di ingegneri del MIT ha poi utilizzato una tecnica per la creazione di impatti tramite particelle indotte da un laser, accelerate verso il bersaglio a velocità comprese tra i 40 e i 1.100 metri al secondo. 

Supersonico è qualcosa che si muove ad una velocità superiore a 340 metri al secondo, che è la velocità del suono nell’aria a livello del mare. Alcuni esperimenti da noi effettuati hanno raggiunto facilmente il doppio della velocità del suono.
                                                                            

spiega Carlos Portela. 

Realizzato in due densità differenti, tramite l’utilizzo di una telecamera ad alta velocità, il team ha potuto constatare che il materiale più denso era il più resistente dei due e le microparticelle tendevano ad incorporarsi nel materiale piuttosto che essere respinte. 

Il vantaggio di questo materiale consisterebbe proprio in questa capacità di assorbire molta energia andando a generare un meccanismo di compattazione degli urti dei montanti progettati su scala nanometrica.

Non solo: i ricercatori sono anche riusciti a prevedere la tipologia e l’intensità del danno che il materiale può sopportare.

Il materiale realizzato che ha uno spessore millimetrico, più sottile di un capello, grazie alla sua capacità di resistenza agli impatti e urti più elevata dell’acciaio, dell’alluminio o del Kevlar, offre innumerevoli possibilità applicative per il futuro, dalla difesa all’aerospazio. 

Per approfondire:

Portela, C. M., Edwards, B. W., Veysset, D., Sun Y., Nelson, K. A., Kochmann, D. M., Greer, J. R. (2021) Supersonic impact resilience of nanoarchitected carbon, Nature Materials, 24 June 2021, DOI https://doi.org/10.1038/s41563-021-01033-z

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