Il bancomat colpisce ancora
In futuro, la schiuma calda potrebbe mettere in fuga i criminali che danneggiano un bancomat. I ricercatori del Fare all'ETH hanno sviluppato una pellicola che reagisce violentemente quando viene distrutta. La formazione preliminare è stata quella di uno scarabeo che allontana i malintenzionati con un'esplosione di gas.
La testa e lo scudo del collo sono solitamente rosso ruggine, mentre la parte posteriore è blu o verde brillante: il coleottero bombardiere, lungo circa un centimetro, è comune in Europa centrale e sembra innocuo a prima vista, ma probabilmente possiede il sistema di difesa chimica più aggressivo in natura. Quando il pericolo è minacciato, il coleottero bombardiere emette uno spray caustico con un colpo secco. Può usarlo per uccidere le formiche o mettere in fuga le rane. Se necessario, lo scarabeo produce da sé l'esplosivo. Due sostanze chimiche conservate separatamente vengono mescolate in una camera di reazione sulla sua parte posteriore e fatte esplodere con l'aiuto di enzimi.
"Quando si vede l'eleganza con cui la natura risolve i problemi, ci si rende conto che il mondo tecnico è spesso bloccato", afferma Wendelin Jan Stark, professore presso il Dipartimento di chimica e scienze biologiche applicate dell'ETH. Lui e il suo team si sono quindi ispirati allo scarabeo bombardiere e hanno sviluppato un meccanismo di difesa chimica per prevenire gli atti di vandalismo: una superficie autodifensiva composta da vari strati di plastica in una struttura simile a un sandwich. Se la superficie viene danneggiata, l'aggressore viene spruzzato in faccia con una schiuma calda. Potrebbe essere utilizzata per scoraggiare gli atti di vandalismo o per proteggere beni di valore. "Potrebbe essere utilizzato ovunque ci sia qualcosa che non deve essere toccato", afferma Stark. In agricoltura e silvicoltura, ad esempio, potrebbe impedire agli animali di rosicchiare gli alberi.
Come un detonatore
I ricercatori utilizzano pellicole di plastica con un motivo a nido d'ape per la loro superficie autodifensiva. Riempiono le cavità con una delle due sostanze chimiche, perossido di idrogeno o biossido di manganese, e incollano le pellicole tra loro. Uno strato di vernice trasparente separa le pellicole riempite in modo diverso. Lo strato di separazione si rompe in caso di impatto. Il perossido di idrogeno e il biossido di manganese si mescolano. Si verifica una violenta reazione che produce vapore acqueo, ossigeno e calore. Mentre gli enzimi fungono da catalizzatori nello scarabeo bombardiere, il biossido di manganese svolge questo compito nell'esperimento di laboratorio come variante più economica.
Rispetto allo scarabeo, il risultato della reazione nel filmato è più una schiuma che uno spruzzo, scrivono i ricercatori. Questo è mostrato in un filmato al rallentatore. Le immagini a infrarossi mostrano che la schiuma diventa calda a 80 gradi. Come in natura, basta una piccola energia meccanica in laboratorio per rilasciare una quantità molto maggiore di energia chimica, simile a una capsula esplosiva o a un ciclo di combustione acceso elettricamente in un motore.
In aumento gli attacchi ai bancomat
La pellicola di nuova concezione potrebbe essere particolarmente adatta a proteggere gli sportelli bancomat o i trasporti di contanti, scrivono i ricercatori nel loro articolo, pubblicato sul "Journal of Materials Chemistry A". Nei bancomat, le banconote sono conservate in cassette che vengono sostituite regolarmente. Il numero di attacchi ai bancomat è aumentato negli ultimi anni, come riportato dall'European ATM Security Team di Edimburgo. Nella prima metà del 2013, in Europa sono stati segnalati oltre 1.000 attacchi ai bancomat, con una perdita di 10 milioni di euro.
Esistono già dispositivi di protezione che possono essere utilizzati per spruzzare i ladri di denaro e le banconote. Ma si tratta di sistemi meccanici, spiega Stark. "Un piccolo motore si mette in moto quando riceve un impulso da un sensore. L'obiettivo del suo gruppo di ricerca è quello di sostituire la complicata tecnologia di controllo con materiali intelligenti.
Banconote senza valore
? proprio questo il compito che la superficie autodifensiva è destinata a svolgere. Per proteggere le casse, i ricercatori preparano un'ulteriore pellicola con il biossido di manganese. Aggiungono un colorante e del DNA rivestito di nanoparticelle. Se la pellicola viene distrutta, il colorante fuoriesce con la schiuma e svaluta il denaro. Le nanoparticelle di DNA che vengono rilasciate segnano anche le banconote, in modo da poterne tracciare il percorso. Esperimenti di laboratorio con banconote da 5 euro hanno dimostrato che il processo funziona. Anche i costi sono ragionevoli, scrivono i ricercatori. Essi stimano un prezzo di circa 40 dollari per metro quadrato di foglio.
In un progetto simile, i ricercatori dell'ETH hanno già sviluppato un rivestimento protettivo multistrato per i semi, che normalmente sono sottoposti a un complesso trattamento chimico. I ricercatori hanno copiato il meccanismo di protezione delle pesche e di altri frutti che rilasciano acido cianidrico tossico per evitare che i loro semi vengano mangiati. I semi di grano sono rivestiti con sostanze la cui reazione produce anch'essa acido cianidrico. Tuttavia, le sostanze di partenza sono separate tra loro in strati diversi e reagiscono solo quando un erbivoro morde il seme. "Imitare la natura e implementare idee semplici con metodi high-tech": così Stark definisce il metodo di ricerca di successo.
Riferimenti
Halter JG, Cohrs NH, Hild N, Paunescu D, Grass RN, Stark WJ: Superfici antivandalismo autodifendenti basate sulla miscelazione meccanicamente innescata di reagenti in fogli di polimero. J. Mater. Chem. A, pubblicazione online il 7 marzo 2014, DOI:lato esterno10.1039/C3TA15326F
Halter JG, Chen WD, Hild N, Mora CA, Stoessel PR, Koehler FM, Grass RN, Stark WJ: La cianogenesi indotta da idrossinitrile liasi e mandelonitrile su grano con rivestimenti multistrato di acido polilattico produce semi autodifendenti, J. Mat. Chem. A, 2014, 2: 853-858, DOI: lato esterno10.1039/C3TA14249C.