• Introduzione teorica alle nanotecnologie
• Prima parte della sintesi delle nanofibre di nichel (Liceo Giordano
Bruno)
•Seconda parte della sintesi delle nanofibre di nichel
(Università Cà Foscari di Venezia, dip.Scienze dei materiali di Mestre)
•Reazioni coinvolte
• Discussione
• Link utili
• Conclusioni
• Quale è la loro
grandezza?
• Che cosa
sono?
•Chi le scoprì?
•Come si
costruiscono?
• Le
ricerche
• I campi
d’applicazione
Le nanotecnologie puntano a sfruttare e ad applicare i metodi
e le conoscenze derivanti dalle nanoscienze.
Il mondo delle nanotecnologie è quello
compreso tra 1 e 100 nanometri.
1 nanometro (nm) equivale a un miliardesimo di metro e
corrisponde all’incirca a 10 volte la grandezza di un atomo di
idrogeno mentre le dimensioni di una proteina semplice misurano
circa 10 nm.
Richard Feynman fu la prima persona ad
alludere alla nanotecnologia nel suo
discorso intitolato “There's Plenty of
Room at the Bottom” che tenne nel 1959.
Feynman considerò l’ipotesi di manipolare
i singoli atomi cercando così
un’innovativa forma di chimica sintetica.
L’intento del fisico era quello di attuare
un circuito di computer costituito da una
serie di “mani” e di attrezzi entrambi in
scala 1:4 con lo scopo di costruire altre
mani via via più piccole fino ad
avvicinarsi alle dimensioni di un atomo e
di manipolare quest’ultimo con estrema
facilità.
I metodi del tipo top-down sono generalmente basati su litografie
dove uno schema macroscopico precedentemente disegnato viene
notevolmente rimpicciolito e riportato su di una matrice.
I metodi bottom-up si basano su reazioni chimiche e
manipolazioni atomiche.
Entrambi i metodi richiedono tecnologie estremamente
sofisticate.
Le ricerche in corso hanno uno spettro molto ampio e
riguardano:
• Lo sviluppo e l’utilizzo di nuovi materiali (per i trasporti,
tecnologie dell’informazione, le telecomunicazioni);
• Nuovi prodotti chimici (per es. nuovi catalizzatori);
• Lo sviluppo di nuovi farmaci e di nuove tecniche mediche;
• L’ambito energetico e ambientale;
• La messa a punto di nuovi prodotti per l’industria
cosmetica e quella alimentare;
• Lo sviluppo di manufatti per il settore della difesa e quello
aerospaziale;
Una grossa rivoluzione nella
nanoscienza si è avuta nel
1981 nei laboratori dell’IBM di
Zurigo con l’invenzione del
microscopio elettronico a
scansione a effetto tunnel
(scanning tunneling
microscope, STM), capace di
visualizzare i singoli atomi.
• Schema a blocchi
• Reattivi
• Procedura
• Apparecchiature
Fissaggio della
membrana
Preparazione del
reattivo di Tollens e
della soluzione di
glucosio
Argentatura
della membrana
Preparazione della
cella elettrochimica
Rimozione della
membrana e “peeling” da
entrambi i lati
Immersione della membrana nella
soluzione di SnCl2*2H2O
(sensibilizzazione)
Lavaggio della membrana
Preparazione della
membrana per il
processo elettrolitico
Elettrodeposizione
di nichel
• SnCl2*2H2O 3M (1.0mL 0.3M);
• Reattivo di Tollens:
• 1.25g AgNO3 in 25mL H2O dist. ;
•10g NaOH in 100mL H2O dist. ;
•12.5mL NH4OH 10%;
• 1.8g C6H12O6 in 100mL H2O dist. ;
• Soluzione di nichelatura:
• 30g NiSO4*7H2O;
• 2.44g NiCl2*6H2O;
• 9.5g H3BO3;
in 100mL di
H2O
Fissaggio del parafilm
su un supporto di
plexiglass ed
applicazione della
faccia “lucida” sul
parafilm. Rimarrà così
esposta la faccia
“opaca” della
membrana.
Immersione in soluzione
di SnCl2*2H2O 3M
Sn2+ + 2Ag(NH3)2+
Sn4+ + 2Ag0 + 4NH3
Reattivo di Tollens:
formazione di uno
specchio argentato.
C6H12O6 + 2Ag(NH3)21+ + 3OH-
2Ag0 + C6H11O7- + 2H2O + 4NH3
Lavaggio con acqua
distillata, rimozione
dal supporto di
plexiglass e dal
parafilm.
Assemblaggio della cella
elettrochimica:
Anodo (-) : membrana con il
lato argentato a contatto con
la lastrina di ottone
Catodo (+) : filo di nichel
avvolto a spirale
Cilindro cavo in teflon
contenente la membrana
Pila da 1.5V
Potenziale applicato: 1.5Volt
Reazione di elettrodeposizione:
Temperatura di lavoro: ca.
35°C
pH di lavoro: 4.6
Rimozione membrana PC
Peeling
• Schema a
blocchi
• Reattivi
• Procedura
• Apparecchiature
Dissoluzione della
membrana in CH2Cl2
Bagno ad ultrasuoni
Filtrazione sotto vuoto
Asciugatura del filtro e
taglio
Sputtering
Visualizzazione delle
nanofibre al SEM
Immersione della
membrana in
CH2Cl2 e recupero
delle nanofibre
sull’ancoretta
magnetica
Rilascio delle fibre
dall’ancoretta magnetica.
Filtrazione su filtro
con porosità
inferiore al
nanometro
Doratura del
campione per
facilitare la
visualizzazione
delle nanofibre con
il microscopio a
scansione.
http://mrsec.wisc.edu/Edetc/nanolab/nickel/index.html
A. K. Bentley, M. Farhoud, A. B. Ellis, G. C. Lisensky, AnneMarie Nickel, and W. C. Crone, "Template Synthesis and
Magnetic Manipulation of Nickel Nanowires,“J. Chem.
Education”, 82, 765, 2005.
Http://www.chemie.de/news/e/37828.