sabato, 20 gennaio 2018

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Formazione & Divulgazione

Introduzione Generale

nanoscala
Uno dei pionieri dell’applicazione industriale delle nanotecnologie , Albert Franks, definì tali scienze come “quell’area della tecnologia dove le dimensioni e le tolleranze tra i 0,1 nm ei 100nm giocano un ruolo critico”. Operare a tali livelli di definizione significa riuscire studiare,assemblare e modificare i materiali a livello molecolare; un nanometro corrisponde infatti a un miliardesimo di metro, ovvero una misura 80000 volte inferiore al diametro di un capello.

Attraverso l’uso delle nanotecnologie è possibile creare nuovi materiali funzionali, strumenti e sistemi con straordinarie proprietà derivanti dalla loro struttura ed implementare qualità e caratteristiche di processi e prodotti esistenti.
I materiali nanostrutturati possono essere creati attraverso due approcci fondamentali:”bottom up” e “top down”. Il primo si riferisce alla capacità di assemblare il materiale nanostrutturato a partire dalle nanoparticelle che lo costituiranno. In biologia, biomedicina e chimica si usa per lo più il questo tipo di approccio. Il secondo consiste invece nella costruzione di micro e nanostrutture a partire dal blocco massiccio di materiale (bulk) con tecniche di tipo litografico, oppure, riducendo con metodi fisici, le dimensioni delle strutture iniziali portandole a livello nanometrico. Questo metodo è quello più comunemente utilizzato per la creazione di materiali nanostrutturati e trova i principali impieghi in applicazioni elettroniche e metallurgiche.
I due metodi vengono impiegati a seconda di quelle che sono le applicazioni da realizzare. Attualmente l’impegno maggiore è volto a ricercare fra di esse la sinergia più adeguata per l’applicazione desiderata: si è giunti così alle nanoscienze che costituiscono il punto d’incontro fra discipline diverse quali la fisica quantistica, la chimica supramolecolare, la scienza dei materiali, la biologia molecolare.

Essendo delle scienze multidisciplinari, le nanotecnologie possono essere applicate trasversalmente ai più svariati settori industriali. Alcuni esempi di applicazioni di materiali nanostrutturati, quali tessuti antimacchia, superfici antigraffio o autopulenti, cosmetici contenenti nanopolveri, aerogel nanostrutturati per l’isolamento termico sono già in commercio e si prevede che il mercato di prodotti funzionalizzati attraverso l’uso delle nanotecnologie possa crescere rapidamente nel prossimo decennio. Finanziamenti pubblici e privati per ricerche nell’ambito delle nanotecnologie sono infatti in continua crescita e si prospetta che la loro ricaduta sul mercato mondiale possa portare i prodotti nanostrutturati a raggiungere un giro d’affari stimato intorno ai 600 miliardi di Euro entro il 2015 e ad una creazione di oltre due milioni di nuovi posti di lavoro (source: Nantional Science Foundation”). Le nanotecnologie rappresentano un salto innovativo radicale che a detta di molti analisti produrrà una nuova rivoluzione industriale paragonabile, se non di portata superiore, a quella generata dall’introduzione nel mercato dei semiconduttori nei primi anni ‘80.

Attualmente, come si può intuire, lo scenario delle nanotecnologie è molto ampio, ma si possono brevemente elencare alcuni dei filoni d’interesse:
  • Materiali innovativi la cui struttura è almeno in una dimensione su scala nanometrica;
  • Sistemi biologici, biomedici e strutture molecolari autoassemblanti;
  • Tecnologie dei dispositivi elettronici e dei circuiti integrati con dimensioni minime dei singoli dispositivi inferiori ai 100 nm;
  • Tecniche di fabbricazione e lavorazione su scala inferiore ai 100 nm;
  • Caratterizzazione e manipolazione della materia. A titolo di esempio si citano solo alcuni delle più comuni apparecchiature impiegate per la caratterizzazione: AFM (Atomic Force Microscope, STM (Scanning Tunneling Microscope), XRD (X Ray Diffraction).

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