Materiali nanostrutturati

Usi principali nanoparticelle

• Catalisi, elettronica (chimica), Nanomeccanica (microprocessori)

10^-6 = μ

10^-9 = NANO (m)

MICRON: 1/1000 mm

ÅNGSTROM = Å: 1/10 nm (1 nm = 10 Å)

Nano Oggetto (nano particella)

Una particella solida non compatta da 1-100 nm può essere non cristallina, un aggregato di cristalli o un cristallo unico (monocristallo)

Valori per particella sferica di raggio r:

• Area superficiale = 4πr²
• Volume = 4/3πr³
• Peso = 4/3πr³ p (p: densità)
• Rapporto superficie / volume = 4πr² / 4/3πr³ = 3/r
• Area superficiale specifica = 4πr / 4/3πr³ p

Es:

Ho particelle Pt di 1 micron (1000 nm) di raggio.

Per trovare numero particelle: Peso x Densità, poi si moltiplica il n° di monoparticelle per la superficie di un atomo.

Esempio, ho due catalizzatori entrambi Pt uno è in particelle più grandi A e l’altro è in monoparticelle B

Emettiamo anche se il sistema B è più efficiente catalitico ma B costa 10 volte di più il Kg lavorato?

1gB

efficacia catalisi del sistema A diviso quella del sistema B

È proporzionale alla area superficiale della singola particella x il numero delle monoparticelle

N_A = MASSA TOT / V PART DENSITÀ

N_A = 1 / V

Dato che le masse è la stessa, più le particelle sono piccole e meno ce ne saranno.

Passaggio da microparticelle di 10 micron di ø a 10 nm

stessa densità ma l’area superficiale aumenta di un fattore 1000 due ordini di grandezza più grande = GUADAGNO

Efficienza catalitica del sistema B a rapporto a quella del sistema A possiamoall'inverso che lega devono essere dello stesso materiale

L'attività catalitica è descritta come una varia di iperbole (y=1/x).

L’area superficiale aumenta portando a diversi che si va a dimensione più piccola

5 · 10^-1 m = 5 · 10² mm = 500 mm

Materiale Nanostrutturato → Materiale al cui interno possiamo identificare un nano oggetto. Deve avere almeno una dimensione nel range di 1-100 nm.

Ci sono due strade che portano alla sintesi di nanostrutturati:

TOP-DOWN:

• Si parte da un blocco di materiale (BULK) e si toglie l’eccesso fino a formare nanostrutture
• Possibile lavorare il materiale microscopico, attraverso un controllo dei processi di nanolitizzazione a livello atomico
• È il metodo più usato in meccanica

BOTTOM-UP

• Si costruisce una nanostruttura assemblando pezzi, partendo da componenti molecolari ed assemblandoli tramite legami chimici
• È il metodo più usato in chimica

Self Assembly

Processo termodinamico che avviene si sola mane.

• Lotus effect → Esempio di self assembly naturale nella toppa di cellule superfice si tersilizza nanostrutture in obbrevié scale nanometriche. Lobus usci vignesolalesa collemp concentrando sulle fopre proprietà idrofobiche e del autopulendi

-W/O Miscele omogenee monofasiche o microemulsione può essere o/w, w/o, lamellare, bicontinua.

Parametro di Imballamento Critico (CPP)

Esistono vari tipi di micelle (o/w, w/o, lamellare, bicont.). Una come faccio a sapere un tensioattivo quale di queste a dare preferenzialmente?

CPP —> Par di imballamento critico

È un parametro geometrico che ci dà un'idea di cosa il tensioattivo ha "volontà" di favorire quindi - struttura micellare/miscuglio proveniente da considerazioni di cavitare prominenti.

testa idrofila

20

coda idrofoba

V_c

LC

CPP = V_c / LC⋅a₀

numero puro

• V_c: Volume occupato dalla catena idrofobica
• LC: Lunghezza della coda idrofobica
• a₀: Area occupata dalla testa polare

a₀ si trova sperimentalmente e l'area occupata da una singola molecola di tensioattivo quando è "compatto" - esperimento delle pellicole

CPP e Strutture

Il parametro chiave è V_c

CPP =~1

Lamelare

Micelle Tubulari

CPP >1

Micelle Inverse Tubulari

CPP 1

Micelle Sferiche

CPP