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LA NANOINGEGNERIA

LA NANOINGEGNERIA. “La scienza ci insegna a non trascurare niente, a non disdegnare gli inizi modesti, in quanto nel piccolo sono sempre presenti i principi del grande, come nel grande è contenuto il piccolo. “ M. Faraday.

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LA NANOINGEGNERIA

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Presentation Transcript

  1. LA NANOINGEGNERIA “La scienza ci insegna a non trascurare niente, a non disdegnare gli inizi modesti, in quanto nel piccolo sono sempre presenti i principi del grande, come nel grande è contenuto il piccolo. “ M. Faraday Di Poli Matteo, Vanzo Leonardo, Bighignoli Bruno, Giunta Corrado, Sganzerla Francesco, D’Alessandro Gianluca

  2. INDICE • Che cos’è la nanoingegneria? • Approcci • La litografia ottica • Cenni storici • Come funziona • Per cosa è usata • Pro e contro • Tipi di fasci di particelle • La nanochimica • Cenni storici • Come funziona • Per cosa è usata • La famiglia del carbonio • Chimica supramolecolare • Pro e contro • Nanotecnologie e natura • Conclusioni

  3. CHE COS’È LA NANOINGEGNERIA? • La nanoingegneria si occupa di controllare la struttura e l’ordinamento della materia a livello del nanometro (1nm=10-9m). • La sua applicazione pratica è detta ingegneria dei nanomateriali.

  4. APPROCCI TOP-DOWN BOTTOM-UP Si parte da strutture nanometriche Si assemblano tramite processi chimici Si ottengono oggetti anche macroscopici • Si parte da un materiale macroscopico (bulk) • Si tratta il materiale con operazioni fisiche e chimiche • Si ottengono dettagli nanometrici

  5. Un tipo di approccio top-down: La litografia ottica

  6. CENNI STORICI • È l’applicazione microscopica della litografia tradizionale • È la prima tecnica introdotta in ingegneria dei nanomateriali • È la più longeva per le continue implementazioni • È la più diffusa nell’industria per il suo basso costo

  7. COME FUNZIONA • Si ricopre l’oggetto di sostanze fotosensibili • Si interpone una maschera stampo • Si espone l’oggetto ad una sorgente luminosa • Si rimuovono le parti indebolite con trattamento chimico per ottenere il materiale o i dettagli desiderati

  8. Schema esemplificativo del funzionamento della litografia ottica

  9. PER COSA È USATA • Incisione di dettagli nanometrici su una base microscopica o mesoscopica • Fabbricazione di numerosi oggetti microscopici a partire da una base singola macroscopica (transistor)

  10. PRO E CONTRO PRO CONTRO Dettagli nanometrici sono molto costosi da realizzare Le impurità possono danneggiare irreversibilmente il prodotto • Costo relativamente contenuto • Variando il fascio di luce, si ottengono dettagli con dimensioni diverse • Ampia versatilità

  11. TIPI DI FASCI DI PARTICELLE Variando la lunghezza d’onda della luce, o usando particelle diverse, si ottengono risultati diversi

  12. Un tipo di approccio bottom-up: LA NANOCHIMICA

  13. CENNI STORICI • La chimica opera da sempre nel campo delle decine di nanometri • I polimeri sono molecole a cavallo tra il nanometro e il micrometro • Lo studio della natura ha portato alla scoperta di nuove molecole

  14. COME FUNZIONA • Il procedimento è diverso a seconda del risultato desiderato • Si tratta di assemblare atomi o piccole molecole per ottenere dispositivi di dimensioni anche macroscopiche • Uno suoi metodi consiste di “eliminare” una dimensione

  15. PER COSA È USATA • Si tratta ancora di un approccio da laboratorio • Permette la creazione di sostanze “esotiche” con meno di 3 dimensioni

  16. LA FAMIGLIA DEL CARBONIO Diamante (3D): elevatissima durezza, buona conducibilità termica Grafene (2D): elevatissima conducibilità elettrica, flessibile e resistente Nanotubo (1D): 300 volte più resistente dell’acciaio Fullerene (0D): molto stabile, superconduttore

  17. CHIMICA SUPRAMOLECOLARE Le molecole sintetizzate variano forma a seconda dell’ambiente in cui si trovano

  18. PRO E CONTRO PRO CONTRO I procedimenti possono essere molto costosi e poco efficienti Le applicazioni sono, al momento, scarse Ancora in fase sperimentale • Permette la creazione di materiali mai creati prima • Consente l’implementazione di altri approcci • Potenziale applicativo molto elevato

  19. NANOTECNOLOGIE E NATURA La natura viene spesso utilizzata come fonte di ispirazione per lo sviluppo di nuovi nanomateriali, ad esempio: • Il geco per la capacità di adesione alle superfici; • Il loto per la sua idrorepellenza; • La ragnatela dei ragni per la sua resistenza in rapporto al peso.

  20. “Ogni cosa che puoi immaginare, la natura l’ha già creata” Albert Einstein

  21. CONCLUSIONI • Che impatto avrà la nanotecnologia sugli oggetti che usiamo tutti i giorni? • Ci potranno essere risvolti negativi derivati dall’uso di oggetti nanometrici?

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