martedì 3 gennaio 2017

Effetto Loto

Il loto in Oriente è simbolo di grande purezza. E potrebbe forse essere altrimenti? Il loto cresce nelle paludi, ma le sue foglie non si bagnano, né si sporcano. Nonostante l’ambiente umido delle paludi le foglie restano sempre asciutte, nonostante la fanghiglia restano perfettamente pulite, non vi aderisce alcuna sporcizia. Com'è possibile?

In chimica vige il principio “il simile scioglie il simile”: sostanze chimicamente simili si mescolano bene, in quanto riescono a produrre tutta una serie di interazioni intermolecolari che facilitano il processo, mentre sostanze dissimili non si mescolano facilmente. Il tessuto fogliare è ricoperto da uno strato di cera, che serve a impermeabilizzare la foglia: le cere sono dei lipidi, sostanze fortemente idrofobiche, cioé che respingono l’acqua; in questo modo la foglia è tutelata dall’azione dell’acqua che potrebbe farla marcire distruggendola. 
Se due sostanze sono dissimili, restano separate, formando due fasi distinte: alla loro interfaccia (il confine che le separa) si genera una forza chiamata tensione superficiale. Essa è dovuta all'azione delle forze che agiscono su una singola particella della sostanza: all'interno della fase sono perfettamente bilanciate, mentre all'interfaccia no (per il contatto con l'altra sostanza). La tensione superficiale dipende dalla coesione molecolare: l'acqua e il mercurio sono esempi di sostanze con un'elevata tensione superficiale. Questa forza è responsabile di diversi fenomeni, per esempio la formazione delle gocce: l’acqua, liquida, al contatto con l’aria si “raccoglie in se stessa”, offrendo la minore superficie possibile: ecco la goccia. Alcuni insetti sfruttano inoltre questa forza per poter "camminare" sull'acqua.
Nelle foglie di loto c’è però qualcosa di più: hanno infatti una superficie nanostrutturata. Le nanostrutture hanno dimensioni paragonabili a quelle atomiche (un decimiliardesimo di metro) e allora divengono importanti i cosiddetti effetti quantistici, proprietà particolari della materia. Il materiale ha un incremento notevole nella sua area superficiale e di conseguenza anche la tensione superficiale aumenta incredibilmente. In un materiale convenzionale le gocce impattano sulla superficie e si spandono, creando del bagnamento: in un materiale idrofobico nanostrutturato la tensione superficiale è talmente grande che le gocce non sono in grado di deformarsi e spandersi, per cui rimbalzano sulla superficie come fossero delle palline. La foglia ne risulta perfettamente asciutta, anzi l’acqua si tira dietro tutto lo sporco, lasciandola pulita. Per effetto poi del peso, la foglia si piega e lascia percolare via l'acqua, rimanendo perfettamente asciutta. Questo si chiama effetto loto.


Oggi si cerca di replicare artificialmente il principio, in modo da ottenere dei tessuti nanostrutturati, così da renderli del tutto impermeabili e refrattari allo sporco. Immaginate: vestiti che non si bagnano e, se sporchi, al minimo contatto con l'acqua si puliscono alla perfezione. Pensate solo al risparmio di acqua e di detergenti, all'effetto positivo che avrebbe sull'ambiente. Non è magia, è solo chimica.

9 commenti:

  1. Pensa tu che roba.
    Sarebbe bello avere vestiti così, ma poi chi li vende più i Coccolino e i Dash?
    Per inciso, credevo che il loto sorgesse su acque limpide, non nelle latrine paludose... XD

    Moz-

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    1. Diciamo che su questo tipo di vestiti non ci sono certezze finché non vengono effettivamente prodotti. Io ci vedo un limite in essi, nel senso che se sono tanto idrorepellenti, in compenso si potrebbero inzozzare più facilmente con sostanze grasse, e lì, volente o nolente, ci vanno per forza dei detergenti. Ripeto: sono solo ipotesi finché non usciranno sul mercato (al momento sono in fase di studio).
      A prescindere da queste considerazioni, comunque i detergenti servono anche a profumare i vestiti (rimuovere gli odori molesti, per esempio quello dovuto al sudore), quindi dubito che potremo mai farne a meno.

      P.S. = Vederti commentare un post scientifico al 100% è davvero straordinario, non sai che soddisfazione! :D

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    2. Beh, ma vediche l'ho commentato in modo pop, coi nomi dei detersivi?^^

      Moz-

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  2. La magia è illusione. La chimica ha una forza in più, la concretezza.

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    1. Arthur Clarke diceva che "Ogni tecnologia sufficientemente avanzata è indistinguibile dalla magia".
      La chimica è la scienza che studia la materia, tutto ciò che è dotato di massa e occupa uno spazio fisicoa. La concretezza è proprio il suo campo di studio e applicazione.

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  3. Post molto ben fatto. Partendo da un concetto filosofico e religioso - la purezza del loto - sei arrivato a creare una sintesi con la conoscenza moderna in modo fluido e coerente. Ottimo risultato :-)

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    1. Grazie, Ivano. Mi piace unire più cose assieme, specie se provengono da ambiti anche molto diversi. :)

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  4. Scienziato: senza dubbio uno dei lati migliori di Marco.
    Post interessante! Giusto oggi mi ero piantata a fissare il mio the e la bustina pensando alla tensione superficiale... Mi mancava il tuo blog! ;)

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    1. Con la tensione superficiale si va sempre sul sicuro, vengono dei bei post. ;)

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