Cristalli organici per raccogliere energia

Lo studio “Molded, Solid-State Biomolecular Assemblies with Programmable Electromechanical Properties”, pubblicato su Physical Review Letters da Krishna Hari, Tara Ryan, Suman Bhattacharya e Sarah Guerin del Department of Chemical Sciences del Bernal Institute dell’università irlandese di Limerick, ha sviluppato un nuovo metodo per coltivare cristalli organici che possono essere utilizzati per raccogliere energia prodotta comprimendo le molecole di amminoacidi, i mattoni delle proteine presenti anche nel corpo umano.
La piezoelettricità, che in greco significa pressione sull'elettricità, si trova solitamente nella ceramica o nei polimeri ed è presente anche nelle biomolecole umane.
Il team di ricercatori dell’università di Limerick aveva già utilizzato modelli informatici predittivi che consentono di identificare la quantità di elettricità che un materiale biologico genera quando viene compresso, rendendo questo materiale adatto ad alimentare sensori in dispositivi elettronici di consumo e medicali. Questa ultima scoperta consentirà ai ricercatori di modellare i cristalli realizzati utilizzando stampi in silicone in dischi o in qualsiasi forma richiesta a seconda dell'applicazione, ad esempio un elemento di un dispositivo medico rispetto a un microfono per telefono o un sensore per auto.
I ricercatori spiegano che «Toccando questi dischi e queste piastre si genera una tensione utile che, se amplificata, potrebbe essere utilizzata per caricare dispositivi elettronici.
Krishna Hari sottolinea che «La tecnica di stampaggio versatile che abbiamo sviluppato è un metodo di crescita a basso costo e a bassa temperatura che apre la strada alla fase di piezoelettrici biomolecolari come alternative ecologiche ad alte prestazioni alle ceramiche attualmente utilizzate».
Il progetto di ricerca Piezoelectric Biomolecules for Lead-Free, Reliable, Eco-Friendly Electronics (Pb-FREE) è finanziato dal European Research Counci con una sovvenzione affidata alla Guerin, nominata Research Ireland (SFI) Early Career Researcher nel 2023, che ha detto: «Sono ottimista su cosa potrebbe significare questo ultimo sviluppo per la chimica dello stato solido. Ci auguriamo che possa essere un punto di svolta per l'intero campo, perché ci sono molti scienziati che cercano di far crescere cristalli biologici che si comportano ancora in modo caotico. Sono emozionata di vedere se questa decolla come metodologia per altre persone che lavorano nella piezoelettrica sostenibile».
Se avrà successo, la ricerca intrapresa dal team dell’università di Limerick potrebbe anche riuscire a rimuovere materiali dannosi per l'ambiente, come il piombo, dai prodotti elettronici di consumo.
La Guerin conclude: «Esistono normative Ue sull'uso del piombo, ma i piezoelettrici sono una delle ultime tecnologie tradizionali rimaste autorizzate a contenere questa sostanza perché non esiste un'alternativa ad alte prestazioni. Ogni anno vengono generate circa 4.000 tonnellate di rifiuti elettronici a base di piombo da questi sensori e questa ricerca ha il potenziale per eliminare questi rifiuti dal processo di produzione».