Da una collaborazione tra il Cnr e il gruppo Procter and Gamble
(P&G) nasce una tecnica innovativa per studiare il comportamento di una
vasta categoria di materiali, dai tessuti biologici a prodotti di largo consumo
come detergenti e alimenti.
Prodotti di
uso quotidiano come shampoo e dentifrici, alimenti come yogurt e maionese e
ancora tessuti biologici, come quelli epiteliali, sono esempi di ‘materiali
soffici’, con proprietà intermedie tra lo stato liquido e quello solido
Una tecnica innovativa, messa a
punto tra Napoli e Cincinnati (Ohio, USA) da una collaborazione tra ricercatori
dell’Istituto superconduttori, materiali innovativi e dispositivi (Spin) del
Cnr di Napoli, il gruppo Procter&Gamble, l’Università Federico II di Napoli
e la University of Cincinnati aiuta a comprendere come si muovono e si
organizzano nel tempo le particelle che compongono questi materiali: si tratta
della Differential Variance Analysis (DVA), una tecnica che consente di
misurare e visualizzare l’evoluzione della microstruttura nel tempo.
Il nuovo metodo è descritto in un articolo pubblicato su ‘Scientific
Reports’, rivista del gruppo ‘Nature’. “La natura ‘ibrida’ e le peculiarità dei
materiali soffici, percepibili anche al tatto, derivano dai moti collettivi
delle particelle che li costituiscono. Questo processo, noto col nome di
rilassamento strutturale, può ora essere visualizzato e misurato in maniera
semplice e diretta”, spiega Raffaele Pastore (Spin-Cnr).
Rispetto alle metodologie ad oggi utilizzate, la DVA semplifica
queste misure in maniera sostanziale: è direttamente applicabile a video
digitali, senza la necessità di tracciare le singole particelle di un campione.
La differenza di due immagini separate da un certo intervallo di tempo genera
una terza immagine, il differential frame,
in cui il movimento delle particelle risulta evidente. Una sequenza di
differential frame consente quindi di visualizzare in maniera diretta il
progressivo rilassamento del sistema e di ottenere importanti informazioni
quantitative da una semplice analisi della loro intensità.
“A differenza di ciò che accade
in un liquido, nei materiali soffici le particelle tendono a muoversi in
maniera cooperativa, un po’ come nei luoghi affollati: se mi trovo in un vagone
della metropolitana all’ora di punta e voglio raggiungere l’uscita, avrò
bisogno che le persone accanto a me si spostino in maniera coordinata per
favorire il mio passaggio”, aggiunge il ricercatore. “Caratterizzare il
rilassamento della materia soffice è quindi fondamentale per modularne le
proprietà meccaniche”.
Gli ambiti di applicazione sono
molteplici: in campo biologico, ad esempio, anomalie nel rilassamento dei
tessuti epiteliali consentono di evidenziare condizioni patologiche di vario genere, come l’asma e la propensione dei tessuti
cancerosi a produrre metastasi.
In ambito industriale, inoltre,
comprendere il rilassamento dei materiali soffici è cruciale per la produzione
di molti prodotti che, come i detergenti, devono avere lunga durata e
conservare inalterate le loro proprietà durante tutta la catena logistica: la
DVA può portare allo sviluppo di approcci semplici ed efficienti per
controllare la stabilità di questi prodotti.
“La collaborazione con Procter&Gamble
dimostra come ricerca di base e industria possano avere obiettivi comuni e
spero che tale esperienza possa stimolare future sinergie in questa direzione.
Ringrazio Marco Caggioni e Vincenzo Guida di P&G, Roberto Cerbino
dell’Università di Milano, e il Laboratorio Congiunto Cnr-Ntu Singapore per
aver creduto in questo progetto”, conclude il ricercatore.
