Tre ricerche del dipartimento di Scienza dei Materiali pubblicate su autorevoli riviste scientifiche

Un interruttore molecolare può “respirare”, cioè assorbire anidride carbonica e rilasciarla in maniera controllata, per essere riutilizzata o trasformata in prodotti di più alto valore aggiunto: è questo il risultato di un innovativo progetto internazionale realizzato dal gruppo di ricercatori guidato da Angiolina Comotti, professore ordinario presso il dipartimento di Scienza dei materiali dell’Università di Milano-Bicocca, in collaborazione con il team del professor Sander Wezenberg e del Premio Nobel Ben Feringa dell’Università di Groningen.
Il progetto di ricerca è stato pubblicato sull’autorevole rivista Nature Chemistry, e affronta una sfida molto sentita nel settore della scienza dei materiali e delle nanotecnologie, quella di produrre solidi con proprietà attive o modulabili a comando, in modo che ad uno stimolo segua un comportamento utile. La funzione ottenuta attraverso questo progetto di ricerca è di grande rilevanza, in quanto consente l’assorbimento di anidride carbonica generata dalle attività industriali e dai trasporti, che come è noto, è molto dannosa per il pianeta. Questa scoperta, una volta implementata, consentirà quindi di produrre materiali innovativi con maggiore duttilità rispetto ai materiali assorbenti già in uso.

La materia, in base alle proprietà dinamiche che manifesta, può assumere diversi stati, solitamente liquido, solido o gassoso, in base soprattutto a parametri esterni come la temperatura e la pressione.

Grazie alla collaborazione tra un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca guidato dal Prof. Piero Sozzani, ordinario di Chimica Industriale, con il Dipartimento di Fisica dell’Università di Pavia, è stato possibile ottenere un materiale cristallino altamente poroso (Metal-Organic Framework, MOF) in cui sono stati inseriti rotori molecolari con una mobilità mai registrata prima, gestibile anche alle bassissime temperature (- 271°)
Dotare la materia solida della massima mobilità possibile, senza modificare la sua struttura e con l’uso di basse temperature, per poterla gestire e controllare più facilmente per nuove applicazioni è stata una vera e propria sfida. Molte funzioni ed applicazioni, sono infatti precluse per i sistemi rigidi e statici. Le proprietà dinamiche richieste devono però potersi stabilire senza sacrificare la solidità e robustezza del materiale nel suo insieme.
Con questo studio si è dimostrato quindi come sia possibile ottenere una materia solida ma con alcune proprietà affini ai fluidi, attraverso l’integrazione di ‘motori e rotori molecolari’ in matrici solide.

I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature Chemistry, nell’articolo Fast motion of molecular rotors in metal–organic framework struts at very low temperature.

Un gruppo di ricercatori del dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università degli Studi di Milano – Bicocca, guidato dal Prof. Riccardo Ruffo ha messo a punto un nuovo materiale bi-dimensionale della classe dei MXeni, che rappresentano i “materiali negativi” del futuro nelle batterie ricaricabili al sodio.
Tutti i dispositivi che conosciamo hanno visto il loro sviluppo grazie alle batterie al litio, ma questi dispositivi sono destinati a un utilizzo sempre più limitato in futuro, a causa dei costi elevati e soprattutto della scarsa disponibilità di alcune materie prime (come lo stesso litio).
Una possibile alternativa è lo sviluppo di batterie ricaricabili al sodio, un elemento più abbondante in natura. Questa ricerca è messa a punto grazie alla collaborazione tra il Prof. Riccardo Ruffo con Ricerca Sistema Energetico (RSE) e con l’Università di Ulsan (Corea del Sud).

I risultati prodotti da questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Small Methods.