• 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.