I cosiddetti microgel "intelligenti" si sono ormai affermati come una nuova generazione di materiali soffici dalle enormi potenzialità. La possibilità di controllarne le proprietà elastiche variando la risposta agli stimoli esterni ha reso tali sistemi di grande interesse nella scienza della materia soffice, in quanto permettono non solo di chiarire come la softness del sistema influenzi il rallentamento della dinamica e il comportamento di fase, ma anche perché aprono la strada ad importanti applicazioni tecnologiche. Il controllo delle proprietà elastiche del sistema è infatti fondamentale per assicurare un controllo ottimale della risposta agli stimoli esterni, permettendo di funzionalizzare il sistema a seconda dell'applicazione richiesta.
Nell'ambito di questo progetto verranno studiate nel dettaglio le proprietà elastiche di microgel costituiti da reti interpenetrate di un polimero termoresponsivo, il poli(N-isopropilacrilammide), meglio noto come PNIPAM, e un polimero pH-responsivo, l'acido poliacrilico (PAAc). Combinando misure di Dynamic Light Scattering (DLS) e X-rays Photon Correlation Spectroscopy (XPCS) con misure di calorimetria e reometria, studieremo il comportamento di fase di microgel con diverso grado di sofficità, prestando particolare attenzione alla formazione di nuovi stati arrestati e alle loro possibili applicazioni per la conservazione dei beni culturali.
I microgel "intelligenti" rappresentano una nuova generazione di materiali soffici dalle enormi potenzialità in quanto offrono la possibilità di controllarne il comportamento modulando la risposta agli stimoli esterni. Nonostante il grande interesse degli ultimi anni, molti degli aspetti cruciali del loro comportamento di fase rimangono poco chiari, rendendo in alcuni casi impossibile un controllo efficace e mirato. In particolare la situazione si complica notevolmente nel caso di microgel multi-responsivi, il cui studio sta aprendo strade interessanti e inesplorate proprio grazie alla possibilità di funzionalizzarne la risposta introducendo ulteriori parametri di controllo. In questo senso il ruolo giocato dall'acido acrilico nei microgel IPN di PNIPAM e PAAc diventa l'elemento chiave per assicurare una risposta rapida ed efficace in condizioni specifiche di temperatura e pH. Comprendere quindi come le proprietà elastiche del sistema possano essere modificate variando i parametri di controllo, permette non solo di chiarire come la softness del sistema influenzi il rallentamento della dinamica, ma rappresenta un tassello fondamentale per le importanti applicazioni tecnologiche.
La grande versatilità dei microgel responsivi li rende dunque particolarmente attraenti per le numerose possibilità di applicazione in campi anche molto diversi tra loro. L'utilizzo di tali sistemi nel campo dei beni culturali è però ancora quasi del tutto inesplorato. Se infatti i cosiddetti idrogel, gel in grado di assorbire il solvente, ma non organizzati in microstrutture, sono da tempo usati nella conservazione dei beni culturali, solo recentemente è stato osservato come l'utilizzo di sistemi nano e microstrutturati possa offrire grandi vantaggi rispetto ai semplici idrogel, grazie alla maggiore versatilità dei sistemi organizzati in microstrutture. Le loro dimensioni ridotte li rendono infatti adatti a penetrare nella struttura disomogenea della carta, non modificandone la morfologia originaria, mentre l'alta responsività al pH consente il rilascio controllato di composti alcalini e il bilancio dell'acidità della carta degradata. In questo modo alla capacità di confinare il solvente nella matrice gel si unisce la capacità di rilascio locale nei processi di pulizia, permettendo così un maggior controllo rispetto al semplice lavaggio e assicurando una facile rimozione di eventuali solventi tossici. Una volta stabilito il protocollo più adeguato, i microgel saranno applicati su carta antica con diversi livelli di degradazione e diversi pH, in collaborazione con i ricercatori dell'ICRCPAL di Roma, esperti nell'uso dei gel per la conservazione della carta antica.