Dal Cnr arrivano i superatomi di argento che si illuminano se imprigionati

Superatomi di argento all'interno di particolari minerali con struttura cristallina, le zeoliti: è questa la scoperta di un gruppo interdisciplinare di fisici e chimici del Cnr e della Katholieke Universiteit, con l’European synchrotron radiation facility. Ecco tutti i dettagli dell'eccezionale scoperta

Superatomi di argento all’interno di particolari minerali con struttura cristallina, le zeoliti: è questa la scoperta di un gruppo interdisciplinare di fisici e chimici del Consiglio nazionale delle ricerche e della Katholieke Universiteit (Ku) di Leuven, in collaborazione con l’European synchrotron radiation facility (Esrf) di Grenoble.

Questi superatomi sono in grado di emettere una potente luce, da utilizzare, per esempio, come emettitori di luce visibile nelle lampade a Led. I ricercatori hanno utilizzato un metodo sperimentale, detto XEOL, grazie alle apparecchiature disponibili presso il laboratorio Lisa del Cnr. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science.

Superatomi di argento:

Uno studio accurato quello sui superatomi di argento da parte del team di ricercatori, che ha analizzato le zeoliti all’interno di cluster d’argento attraverso la radiazione di sincrotrone, una tipologia di radiazione elettromagnetica prodotta da elettroni che viaggiano quasi alla velocità della luce.

“L’analisi ci ha fornito preziose informazioni sulla struttura e sulle proprietà del minerale. Per esaminare le proprietà ottiche del fenomeno, abbiamo utilizzato un nuovo metodo che misura solo la luce emessa, per essere sicuri di osservare solo le particelle responsabili della luminescenza. Le misure effettuate con questo metodo sperimentale, denominato XEOL, sono state condotte utilizzando la strumentazione disponibile presso il laboratorio Lisa del Cnr, operativo all’Esrf di Grenoble”, ha spiegato Francesco d’Acapito dell’Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Iom). D’Acapito è responsabile del laboratorio ‘Linea italiana per la spettroscopia d’assorbimento x’ del Consiglio nazionale delle ricerche (Lisa-Cnr) e co-autore del lavoro.

La struttura delle zeoliti è rigida e contiene molteplici piccoli canali e spazi vuoti: questi possono essere utilizzati come catalizzatori durante, per esempio, il processo di raffinazione del petrolio. Le molecole d’argento, una volta  ‘catturate’ nelle zeoliti, perdono la loro mobilità e si comportano in modo individuale. Lo studio ha consentito ai ricercatori di capire come i cluster d’argento possano emettere fotoluminescenza quando sono racchiusi nelle cavità di una zeolite.

Didier Grandjean, ricercatore alla Ku-Leuven, ha spiegato che “solo piccoli gruppi di quattro atomi d’argento nella forma di un tetraedro e circondati da molecole d’acqua emettano luce”. E Peter Lievens, professore alla Ku-Leuven, ha aggiunto che “i tetraedri formano un’unità in cui due elettroni possono muoversi liberamente. Questo dà vita a un cosiddetto superatomo: una struttura composta da diversi atomi, ma che si comporta in modo molto simile a un atomo singolo. Le proprietà ottiche e luminose dei cluster sono causate dai due elettroni liberi. Questi decadono da un livello di energia superiore a un livello inferiore, determinando l’emissione di luce verde. A loro volta, i livelli di energia sono originati dalle proprietà chimiche del super atomo. Queste osservazioni sono state confermate da calcoli teorici avanzati”.

Questa ricerca consentirà di progettare nuovi materiali basati sui cluster d’argento da poter sfruttare come sensori o come sorgenti di luce visibile ad alta efficienza, ma interesserà anche il settore biomedico, con le tecniche di imaging o il drug delivery.

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