[18/03/2013] News
Dalle spugne i materiali per realizzare i "minerali flessibili"
Science ha pubblicato la ricerca "Flexible Minerals: Self-Assembled Calcite Spicules with Extreme Bending Strength" nella quale gli scienziati della Johannes Gutenberg-Universität Mainz (Jgu) e del Max-Planck-Instituts für Polymerforschung spiegano come sono riusciti a creare un nuovo materiale sintetico ibrido con un contenuto di minerali di quasi il 90%, ma estremamente flessibile. I ricercatori tedeschi hanno imitato le spicole delle spugne, utilizzando il carbonato di calcio naturale e una proteina della spugna. Le spicole sono di solito molto dure e pungenti, ma fragili come porcellana e sono gli elementi strutturali che si trovano nella maggior parte delle spugne di mare in quanto forniscono lo "scheletro" e scoraggiano i predatori. Sono molto dure, pungenti ed anche abbastanza difficili da tagliare con un coltello. Per questo le spicole delle spugne offrono un perfetto esempio di un sistema di difesa estremamente leggero, duro e impenetrabile, che potrebbe servire agli ingegneri per creare le armature del futuro.
«Sorprendentemente, le spicole sintetiche sono superiori alle loro controparti naturali - dicono i ricercatori - esibendo una vasta gamma di flessibilità». Ad esempio, le spicole sintetiche possono essere piegate ad U senza rompersi o mostrare alcun segno di frattura, una caratteristica molto insolita e dovuta principalmente alla parte di sostanze organiche compresa nel nuovo materiale ibrido. Si tratta di una flessibilità circa dieci volte superiore a quella delle spicole naturali.
I ricercatori guidati da Wolfgang Tremel, dell'università Johannes Gutenberg di Mainz, e da Hans-Jürgen Butt, direttore del Max Planck Institute per la ricerca sui polimeri ha utilizzato spicole di spugne naturali come modello per coltivarle in laboratorio. Le spicole sintetiche sono costituite da calcite (CaCO3) e silicatein-α, una proteina delle spugne silicee che, in natura, catalizza la formazione di silice, che forma le spicole di spugne. Silicatein-α è stato utilizzato nel laboratorio per controllare l'auto-organizzazione delle spicole di calcite. Il materiale sintetico si è auto-assemblato da carbonato di calcio amorfo intermedio e silicatein e successivamente nel materiale finale cristallino. Dopo 6 mesi, le spicole sintetiche erano costituite da nanocristalli di calcite allineati in un modo simile ad un muro di mattoni con la proteina incorporata come il cemento nei confini tra i nanocristalli di calcite. Le spicole hanno dimensioni tra i 10 e i 300 micrometri di lunghezza con un diametro da 5 a 10 micrometri.
Gli scienziati tedeschi su Science evidenziano che «Le spicole sintetiche hanno ancora un'altra particolare caratteristica, cioè, sono in grado di trasmettere le onde di luce anche quando sono piegate».