Egide fotoniche
Racconta Apollodoro che, all’inizio dei tempi, un’epica battaglia venne combattuta tra gli Dei della mitologia greca e i bestiali Giganti. Tra questi, il gigante alato Pallante venne sconfitto da Atena; scorticato il suo avversario, la Dea ne indossò la indistruttibile pelle caprina che divenne così l’Egida, una protezione leggera, flessibile eppure formidabile.
Egide fotoniche
Il gruppo di ricerca RELY-PHOTONICS del Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell'Università di Genova, si è ispirato a questo mito per dare un nome agli schermi solari sviluppati in uno studio appena pubblicato su ACS Applied Materials & Interfaces1.
Per realizzare le Egide sono state sfruttate le proprietà dei cristalli fotonici, strutture presenti anche in natura dove sono responsabili dell’iridescenza degli opali, forniscono alle piume dei pavoni i colori accesi e brillanti che le caratterizzano e sono responsabili anche della colorazione della buccia di alcuni frutti (Pollia Condensata).
In questo studio, sono stati fabbricati cristalli fotonici in cui si alternano decine di strati sottilissimi (mille volte più sottili del diametro di un capello) di due materiali plastici opportunamente selezionati. Grazie all’ingegnerizzazione della nanostruttura, le Egide termiche realizzate sono sottili, flessibili e trasparenti all’occhio umano, ma respingono efficacemente la componente della luce solare responsabile del riscaldamento dei corpi. Buona parte del calore trasportato dalla luce solare si ritrova infatti sotto forma di raggi infrarossi; una forma di luce che i nostri occhi non sono in grado di percepire (…ma che sentiamo chiaramente sulla nostra pelle quando siamo vicino a un fuoco acceso!).
Gli infrarossi sono la radiazione rilevata dai visori termici dei film d’azione; sono emessi da ogni corpo caldo e perciò permettono di individuare persone anche nel buio più completo. Nel mondo naturale, gli infrarossi vengono sfruttati abitualmente dai serpenti: quasi ciechi nel senso comune del termine, dispongono invece di organi specializzati che garantiscono loro una visione termica con cui cacciare le prede al buio.
Le Egide sono dei veri e propri “specchi trasparenti”: riflettono gli invisibili infrarossi evitando che vengano assorbiti e convertiti in calore, ma risultano trasparenti come il vetro ad occhio nudo. Inoltre, essendo costituiti di plastica, sono flessibili e arrotolabili. Di fatto, sebbene molto dotate di una complessa nanostruttura, il loro aspetto esteriore è simile a quello della comune pellicola alimentare.
Le applicazioni pratiche
In Freddi Tropici (dal numero del 12 novembre 2021 de l’Internazionale) si evidenzia una questione di vitale importanza per Singapore, ovvero l’ecosostenibilità energetica del sistema di condizionamento dell’aria. Alla luce del cambiamento climatico e dello sviluppo di paesi della fascia tropicale come India o Brasile, diventerà rapidamente un problema globale a cui trovare soluzione.
Nei paesi avanzati con clima caldo, come nel Sud degli Stati Uniti, l’aria condizionata consiste nel 30 % delle spese energetiche delle case ed è quindi direttamente legato alle emissioni di gas serra. Una diffusione su scala globale dei sistemi di condizionamento sarebbe insostenibile.
Lo sviluppo di sistemi alternativi, ecosostenibili ed efficienti, per il raffreddamento degli ambienti interni risulta quindi molto importante per risparmiare energia e non emettere gas serra. In questo contesto, l’applicazione delle Egide è immediata; essendo schermi trasparenti, si potrebbero applicare alle finestre per garantire un raffreddamento passivo a costo zero.
Quindi si potrebbero avere finestre che lasciano passare la luce, pur mantenendo l’ambiente più fresco. Le Egide possono essere utili anche in altri contesti; si può pensare di applicare queste pellicole sui finestrini delle automobili riducendo la temperatura raggiunta sotto il sole, per esempio. O ancora, sulle bottiglie di bevande, per ottenere dei contenitori trasparenti che tuttavia non lasciano scaldare i liquidi all’interno, tutte tematiche di grande importanza nella catena di trasporto delle bevande, cibi e delle merci in generale.
1 Multilayer Polymer Photonic Aegises Against Near-Infrared Solar Irradiation by Andrea Lanfranchi, Heba Megahd, Paola Lova, and Davide Comoretto (l’articolo è pubblico grazie al finanziamento di Ateneo per la pubblicazione Open Access - D.R n. 3384 of 26/07/2021 funded by European Union − NextGenerationEU).
Contatti: Davide Comoretto, davide.comoretto@unige.it.
