Essendo profondamente coinvolto nella scienza dei materiali, ho visto in prima persona come i componenti giusti possano trasformare le prestazioni. Uno dei progressi più entusiasmanti che abbiamo integrato in SAT NANO riguarda le nanoparticelle di biossido di stagno.
I gruppi idrossilici (-OH) possono mostrare acidità o alcalinità sulla superficie degli ossidi metallici sotto forma di ricezione o fornitura di protoni. Regolando la quantità e la distribuzione dei gruppi idrossilici, è possibile ottenere un controllo preciso dell'acidità e dell'alcalinità superficiale, influenzando così il percorso di attivazione e la selettività delle reazioni catalitiche.
Sui siti metallici insaturi di ossidi metallici o ossidi semiconduttori (come Ti4+, Fe3+), le molecole d'acqua vengono prima adsorbite in forma molecolare, seguite dalla scissione del legame OH, risultando in ponti o gruppi idrossilici terminali (M-OH) e atomi di idrogeno superficiali. La forza trainante termodinamica di questo processo deriva dalla forte acidità Lewis degli ioni metallici, che rende le molecole d’acqua facili da dissociare. Sia gli esperimenti che i calcoli DFT indicano che le superfici coperte con un basso livello di ossigeno tendono a dissociarsi e ad adsorbire, mentre le superfici coperte con un alto contenuto di ossigeno tendono ad adsorbire le molecole.
L'ingegneria degli ossidrili superficiali si riferisce alla regolazione mirata del numero, della distribuzione e dell'attività chimica dei gruppi idrossilici (-OH) sulla superficie dei materiali attraverso mezzi fisici, chimici o plasmonici, al fine di ottenere una regolazione precisa delle proprietà superficiali. I gruppi idrossilici sono i gruppi funzionali polari più comuni che possono formare legami idrogeno, legami di coordinazione o legami covalenti con acqua, ioni metallici, catene polimeriche o biomolecole, alterando significativamente l'idrofilicità, l'energia superficiale, l'attività di adsorbimento/catalitica e la biocompatibilità dei materiali.
In qualità di ricercatore con oltre due decenni di esperienza nella scienza dei materiali, ho visto in prima persona le sfide che derivano dalla sintesi di sospensioni di nanoparticelle di ossido di metallo coerenti e di alta qualità. La lotta è reale: l’agglomerazione, dove quelle minuscole e potenti particelle si uniscono, può rovinare proprio le proprietà per cui lavoriamo così duramente.
Spettroscopia infrarossa: esamina la quantità di luce consumata. Quando una molecola assorbe la luce di una lunghezza d'onda specifica, sappiamo quali gruppi funzionali si trovano al suo interno. Spettroscopia Raman: esamina quanta luce è stata deviata. Viene applicato un raggio laser per analizzare quanto è cambiata la luce rimbalzata, al fine di determinare la struttura molecolare.
