Scopriamo insieme il mondo dei nanomateriali
I nanomateriali sono materiali caratterizzati da dimensioni esterne comprese tra 1 e 100 nanometri. Questi materiali possono essere presenti in natura, derivati da reazioni di combustione o sintetizzati per raggiungere uno scopo specifico.
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La nanotecnologia e la sua storia
La storia dei nanomateriali ha radici profonde. Nel 1974, Norio Taniguchi dell’Università di Tokyo coniò il termine “nanotecnologia” per descrivere un nuovo livello di ingegneria su scala sub-micrometrica, distinguendolo dalle tradizionali microtecnologie.
Negli anni successivi, nel 1986, il ricercatore del MIT Eric Drexler nel libro “Engines of Creation” propose nuovi scenari sulle nanotecnologie. Il successo e lo sviluppo di queste tecnologie sono stati favoriti dall’introduzione del microscopio ad effetto tunnel (STM), uno strumento incredibilmente potente che consente di analizzare e manipolare materiali su scala atomica.
Durante lo stesso periodo è stata scoperta una forma allotropica del carbonio chiamata “fullerene“, composta interamente da atomi di carbonio che si dispongono in una struttura a sfera cava, ellissoide o tubolare, come nel caso dei nanotubi di carbonio.
Versatilità e proprietà dei nanomateriali
I nanomateriali presentano diverse proprietà che li rendono estremamente interessanti per molteplici settori, dall’elettronica all’ottica, passando per la scienza dei materiali. La straordinaria conducibilità termica, meccanica ed elettrica dei nanotubi di carbonio, che possono avere un rapporto lunghezza-diametro fino a 132.000.000, li rende preziosi per numerose applicazioni, sia come additivi per materiali strutturali che in altri contesti.
Sia attraverso l’approccio “top-down”, riducendo macrostrutture alla scala nanometrica, sia con l’assemblaggio di atomi o molecole tramite l’approccio “bottom-up”, è possibile ottenere nanomateriali con caratteristiche uniche e sorprendenti.
In sintesi, i nanomateriali rappresentano un campo di ricerca affascinante e in continua evoluzione, con un potenziale rivoluzionario in diversi settori tecnologici e scientifici.
Nanomateriali e le loro proprietà uniche
Una delle caratteristiche più interessanti dei nanomateriali è l’enorme aumento della superficie che si verifica quando si passa da un materiale in polvere a un materiale nanoparticellare. Questo aumento della superficie porta a un incremento del numero di reazioni che possono avvenire sulla superficie del materiale, rendendoli particolarmente utili in diverse applicazioni.
Approcci alla fabbricazione di nanomateriali
Esistono due approcci principali per la fabbricazione di nanomateriali: top-down e bottom-up. L’approccio top-down coinvolge la riduzione delle dimensioni di materiali più grandi, come nel caso della fabbricazione di circuiti nanoparticellari tramite il taglio di wafer di silicio con radiazioni U.V. e raggi di elettroni. Tuttavia, questo metodo può comportare uno spreco di materiale costoso. Per questo motivo, il metodo bottom-up è spesso preferito, poiché consente la costruzione di nanostrutture partendo da atomi o molecole, consentendo loro di “auto-assemblarsi” seguendo schemi naturali.
Applicazioni delle nanotecnologie
Le nanotecnologie trovano applicazioni in una vasta gamma di settori, tra cui chimica, fisica, biologia, ingegneria, elettronica molecolare e materiali innovativi. Grazie alle loro proprietà uniche, i nanomateriali stanno contribuendo a rivoluzionare molti campi tecnologici e scientifici, aprendo la strada a nuove scoperte e innovazioni.
