Superare i limiti di conducibilità.
Analizzare materiali biologici al microscopio elettronico a scansione (SEM) rappresenta una sfida complessa: la loro intrinseca scarsa conducibilità elettrica e l’alta porosità causano forti accumuli di cariche elettrostatiche e danni termici sotto il fascio di elettroni, compromettendo la risoluzione dei dettagli più critici.
In questo articolo riportiamo uno studio che mostra un’applicazione della tecnologia di deposizione VacCoat, evidenziando come la metallizzazione abbia giocato un ruolo chiave nel superare i limiti di conducibilità dell’imaging ad alta risoluzione nel campo dei bio-compositi d’avanguardia.
La ricerca ha analizzato una nuova classe di bio-compositi a base di micelio, materiali rivoluzionari prodotti attraverso la fermentazione allo stato solido (SSF) di scarti agro-industriali. Questi scarti fungono sia da nutriente sia da supporto per il corpo vegetativo del fungo, facilitando la ramificazione e la diffusione del micelio.
Si tratta di materiali a bassissimo consumo energetico, biodegradabili, economici, leggeri e ad alta rigidità specifica, ideali per applicazioni che spaziano dal packaging all’edilizia, fino alla componentistica automobilistica, all’elettronica e al settore medico. Per mappare con precisione la morfologia di diversi scarti – come il bagasso di canna da zucchero della filiera cartaria, la farina di buccia di palma da pesca e le loro miscele – e valutarne il grado di degradazione e la copertura del micelio, i ricercatori si sono affidati al microscopio SEM.
Per sfruttare appieno l’altissima risoluzione offerta da una sorgente ad emissione di campo, è indispensabile disporre di una preparazione del campione di alta qualità. In questo contesto, una metallizzazione omogenea e prima di artefatti diventa requisito fondamentale per evitare il mascheramento delle nanostrutture e garantire la stabilità del segnale durante le analisi.
I campioni biologici sono stati preparati attraverso la deposizione di un film ultrasottile di oro di appena 3 nanometri, utilizzando lo sputter coater da banco Vac Coat DSR1 (Figura 1).
Questo rivestimento nanometrico ha incrementato la conducibilità elettrica superficiale dei bio-compositi, neutralizzando efficacemente l’accumulo di cariche indotto dal fascio di elettroni. Grazie alla precisione del trattamento eseguito con il DSR1, gli scienziati hanno potuto condurre l’analisi microstrutturale in modo stabile, ottenendo immagini nitide senza riscontrare artefatti da carica.
Figura 1: Sputter Coater DSR1 VacCoat
Le immagini della superficie e della struttura interna hanno così rivelato lo sviluppo continuo della cosiddetta “Fungal Skin” (la pelle fungina), lo strato tridimensionale di micelio che riveste il composito e che garantisce al materiale una deformazione prolungata senza rotture, migliorandone le prestazioni fisiche e meccaniche.
Figura 2: Immagini al microscopio elettronico a scansione (SEM) della superficie e della struttura interna di un bio-composito.
Questa capacità di gestire la conducibilità superficiale preservando la topografia originale delle matrici organiche rende lo sputter coater Vac Coat DSR1 uno strumento di grande interesse per i laboratori che si dedicano alla caratterizzazione e allo sviluppo di materiali sostenibili.
Comprendere a fondo le interazioni morfologiche a livello nanometrico rimane un passaggio cruciale per guidare l’innovazione scientifica verso soluzioni ecologiche e strutturalmente stabili.
Fonte : Enriquez-Medina, Isabel, et al. “Bridging gap between agro-industrial waste, biodiversity and mycelium-based biocomposites: Understanding their properties by multiscale methodology.” Journal of Bioresources and Bioproducts 9.4 (2024): 495-507.
