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Sono le di   Aggiornamento 23 maggio aprile 2019
 

Una una ricerca, pubblicata su Nature Physics, rivela


Individuati bininari invisibili nei movimenti del micromondo

Nei loro spostamenti sulle superfici, le particelle sembrano seguire dei binari invisibili,
come spiegano SISSA di Trieste, IOM-CNR e le Università di Milano e Costanza.

di Piero Mastroiorio

Un nuovo studio pubblicato su Nature Physics, svolto nella parte teorica dalla SISSA, Scuola internazionale superiore di studi avanzati di Trieste, che lo ha anche finanziato in parte attraverso il Progetto ERC del Prof. Erio Tosatti, intitolato ‘Modphysfric’, lo IOM-CNR, Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche, e le Università di Milano e quella di Costanza, a cui è stata affidata la parte delle osservazioni sperimentali, rivela come delle minuscole palline scivolano su piano inclinato o una superficie seguendo, in modo imprevisto, dei solchi invisibili, veri e propri ‘binari energetici’, che si creano grazie alla particolarità del contatto tra le due superfici: in un micromondo, dove le dimensioni raggiungono il milionesimo di metro, in specifiche condizioni possono accadere cose assai interessanti, le cui applicazioni pratiche potrebbero espandersi fino al campo delle nanotecnologie.
Perchè accade questo?
La risposta potrebbe venire dai ricercatori dell'Università di Costanza dove sono stati posti i primi interrogativi legati al movimento inaspettato, sperimentalmente registrato, di isolette piatte formate da particelle di 4-5 micron di diametro su una particolare superficie microstrutturata. La singolarità del fenomeno, e lo stupore dei ricercatori, ha richiesto l’intervento degli scienziati delle tre istituzioni italiane, che, insieme, hanno elaborato un modello teorico capace spiegare quel fenomeno, tanto che il ricercatore dello IOM-CNR, Andrea Vanossi, così racconta: “Il modello così elaborato, poi convalidato sperimentalmente, ha dimostrato che è il modo con cui le particelle che formano queste isolette si ‘incastrano’ con la superficie, in un pattern periodico della zona di contatto, a definire il movimento delle particelle, facendo così emergere degli invisibili binari energetici che si formano all’interfaccia tra le due strutture. Grazie a questo pattern di incastro, chiamato ‘pattern di Moiré’, e alla sua ripetizione periodica, la particella può muoversi nella direzione più conveniente seguendo una traiettoria specifica che noi a questo punto possiamo prevedere indipendentemente dai dettagli specifici dei materiali e di come questi interagiscono.”.
Questo risultato, oltre a far ulteriore luce sull’affascinante funzionamento dell’attrito microscopico, quali possibili applicazioni potrebbe avere nelle nanotecnologie?
Alla domanda risponde esaustivamente il ricercatore Emanuele Panizon, che ha lavorato al progetto con la SISSA, spiegando: “In generale se possiamo prevedere la traiettoria del movimento di oggetti molto piccoli, possiamo pensare di agire sulla loro dinamica operando sulla geometria del contatto. Potremmo quindi costruire oggetti facendoli muovere in una specifica direzione senza dover imprimere loro un controllo. Inoltre, se nel nostro caso, era la gravità a dare l’energia, la generalità del nostro modello fa sperare che tutto ciò possa essere utile anche a scale molto più piccole di quelle viste sperimentalmente, in cui sono in campo altri tipi di forza. Per esempio, per far muovere in direzioni preferenziali su superfici nuove macchine molecolari con impieghi nanotecnologici di trasporto e posizionamento su scala atomica.”.

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