Science, 17 Nov 95, Vol. 270, pg. 1157 - Bruce Parkinson - La chimica organica sta sviluppando processi per produrre molecole con una specifica disposizione di atomi nella struttura. Le molecole sintetizzate sono di specie metastabile, ma il metodo di sintesi sfrutta barriere attive che intrappolano gli atomi nelle loro posizioni. I composti sono costituiti in prevalenza da tre o quattro degli elementi C, H, O, N e da altri elementi più pesanti scelti a seconda delle esigenze. Viene usata la tecnica detta di “molecular beam epitaxy” (MBE) che usa fasci di atomi che si incontrano su un substrato per formare il composto desiderato.
Science, 18 Apr 97, Vol. 276, pg. 354 - Robert F. Service - I chimici cercano di imitare la capacità delle cellule viventi di creare architetture con struttura gerarchica mettendo insieme aminoacidi per costruire proteine e quindi assiemarle in strutture più complesse. Lo scopo è quello di creare aggregati in forma di sfere, fogli, reti e costruire film spessi con proprietà particolari. Un’applicazione è la realizzazione di un rivestimento anti-icing da disporre sulle ali degli aerei per sostituire il trattamento di deicing oggi usato mediante spray di un composto prima del decollo che può essere facilmente asportato dalla pioggia e dal vento. Un rivestimento opportuno che aderisce tenacemente può prevenire la formazione di ghiaccio per mesi o anni.
Science, 22 Aug 97, Vol. 277, pg. 1036 - Robert F. Service - I materiali organici hanno la capacità di legarsi in modo unico con particolari sostanza mentre le sostanze inorganiche hanno proprietà caratteristiche come resistenza meccanica e conducibilità elettrica. Ora i chimici cercano di creare dei legami fra sostanze organiche e inorganiche sfruttando le proprietà del DNA in modo da creare strutture organizzate con proprietà sorprendenti. Un esempio è un sensore costituito da una rete DNA e particelle di oro che cambia colore quando il DNA rivela una particolare sostanza; in questo caso l’oro è responsabile del cambiamento di colore. Tali dispositivi permetterebbero di rivelare rapidamente sostanze patogene direttamente sui pazienti e nel campo di battaglia scoprire agenti aggressivi e batteriologici. L’uso del DNA permette inoltre di organizzare e assemblare nanocristalli di metalli e semiconduttori per creare dei dispositivi elettronici microscopici. Un esempio è la creazione di fili di nanoparticelle e l’obiettivo finale è di produrre circuiti elettronici molto più piccoli di quelli ottenibili con i metodi attuali.
Science, 31 Mar 2000, Vol. 287, pg. 2387 - Robert F. Service - Specchi ad alta efficienza possono essere realizzati con strati multipli di materiali con caratteristiche di birifrangenza per cui la luce si propaga a diverse velocità quando si muove in diverse direzioni. I ricercatori della 3M hanno sfruttato polimeri birifrangenti come poliestere e polimetilmetacrilato per riflettere ogni tipo di luce polarizzata ed hanno ottenuto specchi perfetti per qualsiasi angolo di incidenza. La riflettività arriva al 99% mentre i migliori specchi per telescopi con film di argento arrivano al 95%.
Science, 15 Feb 2008, Vol. 319, pg. 908 - Han Gi Chae and Satish Kumar - Oggi le fibre polimeriche ed al carbonio sono 10 volte più resistenti di quelle disponibili 50 anni fa. Fibre polimeriche di alte caratteristiche trovano applicazioni per tessili resistenti al fuoco, a prova di proiettili e cavi che richiedono rigidità e resistenza alla tensione. Fibre di carbonio trovano applicazioni in strutture composite negli aerei, satelliti e racchette da tennis. Le fibre polimeriche e di carbonio hanno due vantaggi sopra quelle basate su materiali solidi come l’acciaio: a) hanno una bassa densità e quindi una resistenza specifica molto alta, 5-10 volte quella dei materiali solidi; b) possono essere realizzati in modo più semplice ed anche in forme complesse. Queste fibre possono essere realizzate con diametri molto piccoli minimizzando i difetti: 10-15 micrometri per le polimeriche e 5-10 per quelle al carbonio. La prima fibra di elevate caratteristiche è stato il Kevlar, sviluppata nel decennio 1960 dalla DuPont. Il polietilene, sintetizzato nel decennio 1930, fu prodotto con caratteristiche superiori nel decennio 1980 con i nomi di Spectra e Dyneema. La fibra polimerica Zylon fu sviluppata nel decennio 1970 dallo US Air Force Research Laboratory e poi commercializzata in Giappone nel 1988. Queste fibre vengono processate da soluzioni che contengono il 5-20% di polimero, mentre il resto della massa è un solvente. Nel processo la produzione della fibra deve essere continua e si deve rimuovere il catalizzatore ed il solvente evitando di danneggiare la struttura.