La nuova proprietà delle sospensioni colloidali scoperta dallo studio permette di invertire il campo elettrico nella soluzione elettrolitica e, nello stesso tempo, creare gradienti di concentrazione dell’elettrolita. Questa proprietà è suscettibile di notevoli applicazioni anche in tecnologie emergenti.
Una sospensione colloidale è costituita da minuscole particelle (solide, liquide o gassose) sospese in una soluzione liquida.
Una ricerca del team di Vincenzo Tricoli, docente di Principi di Ingegneria Chimica al DICI e pubblicata sulla rivista LANGMUIR dell'American Chemical Society, una delle più autorevoli del settore, ha scoperto per la prima volta alcune proprietà controintutive di queste sostanze, in grado di avere applicazioni molto rilevanti in diversi ambiti, dal farmaceutico alla microfluidica.
“Un colloide è una sostanza che si trova in uno stato finemente disperso - spiega Tricoli - Le particelle colloidali sono fornite di carica elettrica: se introduciamo nella soluzione due elettrodi tra i quali si è stabilita una differenza di potenziale le particelle, a seconda del segno della carica, si muovono tutte o verso l'anodo o verso il catodo. Questo fenomeno si chiama elettroforesi. In certe condizioni però, la stessa migrazione foretica ingenera nella soluzione un gradiente di concentrazione dell’elettrolita. Questo, a sua volta, altera il campo elettrico. Può causarne l’annullamento o, addirittura, l’inversione, talché le particelle migrano in opposizione all’azione del campo, guidate dal gradiente di concentrazione (diffusioforesi)”.
La ricerca pubblicata dimostra, per la prima volta, come sia possible ottenere una inversione del campo elettrico nella sospensione colloidale rispetto a quello esterno applicato con gli elettrodi. Viene mostrato come sia possibile amplificare le differenze di mobilità foretica tra particelle colloidali diverse. Viene inoltre illustrato un metodo immediato e efficace per la creazione/manipolazione di gradienti chimici o campi elettrici nella soluzione.
Questi risultati prefigurano nuove applicazioni in una varietà di ambiti. Ad esempio, l’amplificata differenza di mobilità foretica, consente la separazione efficace di colloidi diversi, ma dalle caratteristiche fisiche molto simili, quali biopolimeri, proteine, etc; con potenziale impatto su varie biotecnologie. La possibilità di creare o manipolare gradienti chimici (e quindi di pressione osmotica) o campi elettrici, anche molto localizzati, ha implicazioni nella micro- generazione/conversione di energia rinnovabile e nello sviluppo di sistemi microfluidici di nuova concezione. Inoltre, i risultati di questa ricerca dovrebbero favorire una conoscenza più completa dei meccanismi che regolano il comportamento di certi eco-sistemi complessi regolati anche dall’interazione tra la migrazione dei colloidi presenti e i gradienti chemiosmotici che vi si costituiscono.
