• 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

• Link utili

• Discussione

• Conclusioni

• Che cosa sono?

•Come si costruiscono?• Le

ricerche

• I campi d’applicazione

•Chi le scoprì?

• Quale è la loro grandezza?

Il mondo delle nanotecnologie è quello compreso tra 1 e 100 nanometri.

Le nanotecnologie puntano a sfruttare e ad applicare i metodi e le conoscenze derivanti dalle nanoscienze.

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

• Procedura

• Apparecchiature

• Reattivi

Fissaggio della membrana

Immersione della membrana nella soluzione di SnCl2*2H2O

(sensibilizzazione)Preparazione del reattivo di Tollens e della soluzione di

glucosio Lavaggio della membrana

Argentatura della membrana

Preparazione della membrana per il

processo elettroliticoPreparazione della

cella elettrochimica Elettrodeposizione

di nichelRimozione della

membrana e “peeling” da entrambi i lati

• 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

Reazione di elettrodeposizione:Potenziale applicato: 1.5Volt

Temperatura di lavoro: ca. 35°C

pH di lavoro: 4.6

Rimozione membrana PC Peeling

• Schema a blocchi

• Procedura

• Apparecchiature

• Reattivi

Dissoluzione della membrana in CH2Cl2 Bagno ad ultrasuoni

Filtrazione sotto vuoto

Asciugatura del filtro e taglio

SputteringVisualizzazione 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, Anne-Marie 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.