Le Nanotecnologie

Le nanotecnologie

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• Tesina multidisciplinare di

Matteo Ottone

5^BT a.s. 2008/2009

I.T.I.S. G. Caramuel

Le nanotecnologie

Sommario

1. Cosa sono ................................................. 2

2. Materiali e approcci ............................... 5

2.1. I fullereni ............................................. 6

3. Prodotti e situazione odierna ................... 8

3.1. Gli OLED ............................................... 9

4. Sviluppo responsabile ............................ 10

4.1. Nano fa paura? .................................. 10

5. There’s plenty of room at the bottom ...14

Bibliografia e sitografia .............................15

Matteo Ottone 5^BT Pagina 1

Le nanotecnologie

Cosa sono

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Nonostante non esista tuttora una definizione assoluta per questo ramo delle scienze applicate con nanotecnologie si intende la capacità di osservare, misurare e manipolare la materia su scala atomica e molecolare, ovvero su dimensioni di 1-100 nanometri.

Il primo, nel 1959, ad ipotizzare una simile tecnologia fu Richard Feynman (premio Nobel per la fisica 1965). Analizzando la scala che rappresenta le dimensioni di vari oggetti possiamo notare che il campo di studio delle nanotecnologie è perfettamente compreso tra i livelli dimensionali utilizzati dalla biologia e appena sopra il campo di studio della chimica.

Piccola cronologia:

• 1959: there’s plenty of room at the bottom
• 1985: scoperta C60
• 1986: scanning tunnel microscope (STM)
• 1991: scritta IBM con atomi di Xe su un chip
• 1992: self assembled monolayers (SAM)
• Sintesi controllata di nanoparticelle
• 1993: machine molecolari, tramite SAM

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Le nanotecnologie

Come ci aiuteranno: migliorando l’efficienza dei processi già utilizzati, diminuendo l’impatto ambientale e il consumo di energia, aggiungendo funzionalità agli oggetti di uso comune già esistenti, migliorando e rinnovando le tecniche di cura già utilizzate.

Come aiutano in medicina: offrendo gli strumenti per studiare i meccanismi delle malattie struttura, dinamica e funzione delle singole molecole ), permettendo di dosare simultaneamente e con grande sensibilità le macromolecole nei tessuti, cellule e fluidi biologici, permettendo di definire i confini tessutali delle malattie e dando la possibilità di creare nuovi farmaci o di reinventare altri già esistenti.

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Le nanotecnologie

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Le nanotecnologie

Materiali e approcci

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Questa tecnologia opera in campo multidisciplinare in quanto coinvolge indirizzi quali chimica, scienze dei materiali, fisica, biologia molecolare, ingegneria meccanica, chimica ed elettronica.

Questa multidisciplinarietà comporta la necessità di avere approcci diversi per i diversi settori.

Vi sono 2 tipi di approcci:

• Bottom-up: i materiali e i dispositivi sono realizzati da componenti molecolari di cui si cerca di controllarne e indirizzarne l’assemblaggio per realizzare nanostrutture sia di tipo inorganico che di tipo organico/biologico.
• Top-down: i dispositivi sono fabbricati partendo da strutture macroscopiche che vengono ridotte tramite metodi fisici a livelli nanometrici.

In questa branca della scienza non sono tanto i materiali a contare ma le loro dimensioni.

Infatti passando da livelli macrometrici a livelli micrometrici le caratteristiche fisiche e chimiche del materiale non cambiano (caratteristiche intensive), ma se invece si scende a livello nano, le cose cambiano, infatti i rapporti tra le forze vengono a modificarsi in quanto diminuisce drasticamente il numero di molecole ed atomi collegati tra loro, dando quindi una diversa risposta in termini chimico fisici.

I primi a scoprire questa proprietà furono i vetrai romani del IV secolo (vedi coppa di Licurgo), infatti al contrario dei loro colleghi non inserivano sali colorati, che avrebbero tolto trasparenza al vetro, ma bensì della polvere d’oro; recenti test di laboratorio hanno infatti dimostrato che a livello nanometrico l’oro, come tutte le altre sostanze, altera in modo evidente le proprie caratteristiche, cambiando la dimensione delle particelle cambia anche la lunghezza d’onda della radiazione visibile che viene assorbita da esse.

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Le nanotecnologie

Proprietà utili dei materiali nanotecnologici

Proprietà utili dei materiali nano tecnologici:

• Nanoparticelle: colore, magnetismo, fluorescenza, solubilità, mobilità nel sistema vascolare
• Nanotubi: resistenza meccanica, emissione di luce, conducibilità
• Liposomi: biocompatibilità, mobilità nel sistema vascolare, capacità di contenere farmaci od altre sostanze e rilasciale solo dove necessario.

I fullereni

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Molecole principe di questa tecnologia sono i fullereni, terza forma allotropica del carbonio, scoperti nel 1985.

Per avere un’idea della struttura dei fullereni si può pensare inizialmente ad uno strato di grafite, un piano composto di anelli di carbonio esagonali e piani, quindi ogni atomo, ad eccezione dei pochi situati ai bordi esterni, è legato ad altri tre atomi con legami la cui lunghezza è prossima a quella carbonio-carbonio del benzene.