Sviluppato uno strato bidimensionale, 2D, uniforme di frammenti di proteine della seta, o “fibroine”, sul grafene, un materiale a base di carbonio utile per la sua eccellente conduttivita’ elettrica, il che ha possibili implicazioni microelettroniche e informatiche. A farlo un gruppo di ricerca guidato da scienziati del Pacific Northwest National Laboratory del Dipartimento dell’Energia. I risultati dello studio sono riportati sulla rivista Science Advances. “Questi risultati forniscono un metodo riproducibile per l’autoassemblaggio delle proteine della seta, essenziale per progettare e fabbricare elettronica basata sulla seta – ha dichiarato Chenyang Shi, autore principale dello studio – e’ importante notare che questo sistema e’ atossico e a base d’acqua, il che e’ fondamentale per la biocompatibilita’”. Questa combinazione di materiali, argento su grafene, potrebbe formare un transistor sensibile e sintonizzabile, molto richiesto dall’industria microelettronica per sensori sanitari indossabili e impiantabili. La squadra del Pnnl vede anche il potenziale per il loro utilizzo come componente chiave dei transistor di memoria o “memristori”, nelle reti neurali di calcolo. I memristori, utilizzati nelle reti neurali, consentono ai computer di imitare il funzionamento del cervello umano.
Per secoli, la produzione di seta con il baco da seta e’ stata un segreto strettamente custodito in Cina, mentre la sua fama si diffondeva attraverso le celebri rotte commerciali della Via della Seta verso l’India, il Medio Oriente e infine l’Europa. Nel Medioevo, la seta era diventata uno status symbol e una merce ambita nei mercati europei. Ancora oggi, la seta e’ associata al lusso e allo status. Le stesse proprietà che rendono il tessuto di seta famoso in tutto il mondo, come elasticità, durata e resistenza, hanno portato al suo utilizzo in applicazioni di materiali avanzati. “Ci sono state molte ricerche che hanno utilizzato la seta come mezzo per modulare i segnali elettronici, ma poiche’ le proteine della seta sono naturalmente disordinate, il controllo e’ stato possibile solo fino a un certo punto – ha dichiarato James De Yoreo, borsista del Battelle presso il Pnnl con un doppio incarico come professore di Scienza e ingegneria dei materiali e di chimica presso l’Universita’ di Washington – quindi, grazie alla nostra esperienza nel controllo della crescita dei materiali sulle superfici, abbiamo pensato: ‘E se potessimo creare un’interfaccia migliore?'”. Per farlo, il gruppo di ricerca ha controllato attentamente le condizioni di reazione, aggiungendo singole fibre di seta al sistema a base d’acqua in modo preciso. Grazie a condizioni di laboratorio precise, l’équipe ha ottenuto uno strato 2D altamente organizzato di proteine impacchettate in precisi fogli paralleli, una delle forme proteiche piu’ comuni in natura. Ulteriori studi di imaging e calcoli teorici complementari hanno mostrato che il sottile strato di seta adotta una struttura stabile con caratteristiche presenti nella seta naturale. Una struttura elettronica di questa portata, meno della meta’ dello spessore di un filamento di DNA, favorisce la miniaturizzazione che si riscontra ovunque nell’industria bioelettronica.”Questo tipo di materiale si presta a quelli che chiamiamo effetti di campo – ha sottolineato De Yoreo – cio’ significa che e’ un interruttore a transistor che si accende o si spegne in risposta a un segnale: se si aggiunge, ad esempio, un anticorpo, quando si lega una proteina bersaglio, si provoca una commutazione di stato del transistor”. I ricercatori intendono infatti utilizzare questo materiale di partenza e questa tecnica per creare la propria seta artificiale con l’aggiunta di proteine funzionali per migliorarne l’utilita’ e la specificita’. Lo studio rappresenta il primo passo verso la stratificazione controllata della seta su componenti elettronici funzionali. Le aree chiave della ricerca futura includono il miglioramento della stabilita’ e della conduttivita’ dei circuiti integrati nella seta e l’esplorazione del potenziale della seta nell’elettronica biodegradabile per aumentare l’uso della chimica verde nella produzione elettronica.
