1. Piattaforma educativa per micro e nanotecnologie ideata
per scuole scuole e professionali e istitutiistituti tecnici
ideata per medie medie, professionali e tecnici
Modulo delle nozioni di base
Versione complessiva
Swiss Nano-Cube)
Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St.Gallen
Tel. +41 (0) 71 274 72 66, info@swissnanocube.ch
www.swissnanocube.ch

2. 1. Quanto è piccolo un “nano”?
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3. La definizione di nano
 Nano deriva dal greco (nanos = nano)
 1 Nanometro = 1/1‘000‘000 mm ≈ 3 atomi d'oro
100 m = 1,0 =1m (1 metro)
10-3 m = 0,001 m = 1 mm (1 millimetro)
10-6 m = 0,000 001 m = 1 μm (1 micrometro)
10-9 m = 0,000 000 001 m = 1 nm (1 nanometro)
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4. La nanodimensione – ordine di grandezza
Fonte: Fonds der chemischen Industrie FCI – set di film)
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5. La nanodimensione – ordine di grandezza
Il classico cortometraggio di Charles e Ray Eames girato nel 1977
Fonte: http://www.powersof10.com/
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6. La nanodimensione – ordine di grandezza
Sito Internet “Scale of the Universe“
Fonte: http://primaxstudio.com/stuff/scale_of_universe/
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7. La nanodimensione – ordine di grandezza
 Rapporto terra/pallone = Rapporto pallone/fullereni
Fonte: Universität Mainz Fonte: www.surf.nuqe.nagoya-u.ac.jp
Fonte: Dr. Martin Schubert Kompetenzzentrum cc-NanoChem e. V.
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8. 2. Definizioni
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9. Cosa sono le nanotecnologie?
Le nanotecnologie …
… racchiudono ricerca e sviluppo tecnologico in un campo da
1 nm a 100 nm
… creano e utilizzano strutture che in virtù delle loro dimensioni mostrano
proprietà completamente innovative
… si basano sulla capacità di controllare e manipolare su scala atomica
… uniscono i classici rami di chimica, fisica e biologia
Fonte: www.nano.gov/html/facts/whatIsNano.html
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10. Fondere le discipline
Chimica fisica
Scienze dei materiali
Microelettronica/Meccatronica
Fisica
Fisica Chimica
Chimica
Nano-
Nano-
tecnologie
tecnologie
Biofisica Biochimica
Biologia
Biologia
Tecnica medicinale Farmaceutica
Fisica medicinale Diagnostica
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11. Che cos'è un nanomateriale ?
 Materiali nanostrutturati
(struttura interna o struttura superficiale in scala nanometrica)
 Nanooggetti
CEN ISO/TS 27687
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12. Esempi
Nanoparticelle Nanotubi di carbonio Cristallo fotonico
(ossido di zinco) multiparete
Strato Superficie di limite Chip (AMD K8)
Dimensione della Aerogel
struttura≤ 130 nm (corpi solidi estremamente
porosi)
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13. 3. Produzione
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14. Da dove provengono le
nanoparticelle?
 Nanoparticelle di fonti naturali
− Eruzioni vulcaniche
− Incendi boschivi
− Tempeste di sabbia
 Nanoparticelle causate dall'uomo
− Fumo di sigarette
− Traffico (veicoli diesel)
− Industria
 Generazione industriale di nanostrutture
− Top-down
− Bottom-up
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15. Generazione di nanostrutture
dell'albero
Top-down: “dall'alto in basso”
Generazione di strutture su scala nanometrica tramite
riduzione ovvero lavorazione ultraprecisa dei materiali
Procedimento
Frantumazione di polveri con mulini a sfere
Processo di corrosione (fotolitografia)
alla tavola
Strutturazione di fasci ionici o elettronici
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16. Generazione di nanostrutture
dai germi
Bottom-up: “dal basso verso l'alto”
Creazione di complesse strutture, spesso
autoorganizzanti (self-assembly), formate da singoli
atomi o molecole
Procedimento:
 Processo Sol-Gel
 Sintesi delle fasi di gas all'albero
 Deposizione chimica nella fase gassosa (chemical
vapor deposition, CVD)
 Deposizione fisica della fase gassosa (physical
vapor deposition, PVD)
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17. 4. Perché “nano”?
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18. Nuove proprietà
 I nanomateriali mostrano "nuove" proprietà.
 Per esempio l'alluminio:
− Il foglio di alluminio è chimicamente molto stabile e per questo poco
reattivo.
− Le nanoparticelle di alluminio, invece, bruciano in modo esplosivo e
vengono utilizzate come propellente per missili.
Fonte: www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,656774,00.html
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19. Nuove proprietà
Vetro rubino all’oro nel medioevo
Una volta, per produrre il vetro rubino si aggiungeva una miscela d'oro
finemente suddivisa.
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20. Effetti nano
Nuove proprietà come effetti delle nanotecnologie
 Proprietà dovute alle dimensioni (per esempio nanocarrier nella medicina)
 Superidrofobia (per esempio l'effetto loto)
 Elevata superficie specifica: elevata reattività, (per esempio acciaio
piroforico)
 Migliore stabilità meccanica (per esempio CNT)
 Proprietà termiche ed elettriche alterate (per esempio CNT)
 Proprietà ottiche alterate (per esempio il nanooro, cristalli liquidi)
 Superparamagnetismo (per esempio ferrofluidi)
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21. 5. “Nanotecnologie” nella vita
quotidiana
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22. Nanotecnologie nei prodotti di
consumo
TiO2 come protezione UV:
SiO2 come additivo per lacche
Nanoparticelle nelle creme solari e nei
cosmetici e vernici antigraffio
Nanoargento (azione Nanotubi di carbonio (CNTs)
antimicrobica e soppressione Incoporati nel materiale del telaio
degli odori per aumentare la stabilità
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23. Nanotecnologie nei prodotti di
consumo
1317 prodotti
(Marzo 2011)
Fonte: www.nanotechproject.org/inventories/consumer/analysis_draft/
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24. Nanotecnologie nei prodotti di
consumo
565 prodotti
(Marzo 2011)
Fonte: www.nanotechproject.org/inventories/consumer/analysis_draft/
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25. Quiz Nanorama loft
www.swissnanocube.ch/nanorama
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26. 6. Campi di applicazione
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27. Importanti applicazioni
Energia Prodotti di consumo Automobili
Campi di
applicazione
IT, elettronica
Edilizia
Chimica Medicina
Ottica Ambiente
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28. 7. Nano nella natura
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29. Mai più sporchi
Ecco perché la foglia di loto rimane sempre pulita.
 “L'autopulizia” delle foglie di loto si
basa sulla micro e
nanostrutturazione della superficie
della foglia.
 Le gocce d'acqua imperlano la
superficie portando via tutte le
particelle di sporco.
 Microstrutture con
nanocristalli di cera sulla
superficie della foglia
(microscopio elettronico a
scansione)
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30. Mai più sporchi
Ecco perché la foglia di loto rimane sempre pulita.
 Videoillustrazione dell'effetto loto
 Applicazione dell'effetto, per esempio sui colori di facciate
(Lotusan)
Fonte: www.youtube.com/watch?v=pzGunZ1-POw
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31. Aderire senza colla
Ecco perché il geco non cade dal soffitto.
 Le strutture aderenti sono composte da peli finissimi (Ø ca. 200
nm)
 I peli consentono di aderire su qualsiasi superficie
 Ciò viene reso possibile dalle cosiddette “forze di Van-der-Waals“,
le quali si basano sugli spostamenti dei carichi all'interno
dell'atomo.
Fonte: www.uni-saarland.de; figura: S. Gorb, MPI für Metallforschung, Stuttgart
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32. Aderire senza colla
Ecco perché il geco non cade dal soffitto.
 I geco si attaccano a quasi tutte le superfici.
 "Rotolando" le dita, possono interrompere il contatto.
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