domenica 6 aprile 2014

Articolo sulla nanotecnologia


Articolo sulla nanotecnologia dello studente Marko Cirkovic, classe 2AEE dell'ISIS Galilei di Gorizia.

Nanotecnologia: applicazioni e sviluppi.

La nanoscienza, introdotta per la prima volta dallo scienziato Richard Feynman nel 1959, studia le particelle al miliardesimo di metro ed è una materia interdisciplinare, infatti comprende biologia, chimica e fisica. La nanotecnologia, invece, applica all'industria ed alla tecnologia le scoperte della nanoscienza, sintetizzando materiali innovativi e inserendoli in opportuni dispositivi e apparecchiature. Le nanoparticelle hanno dimensioni che vanno da uno a cento nanometri. A questa scala andiamo da pochi atomi fino ad aggregati di decine di atomi. Siamo in una dimensione quasi impensabile, che è stato possibile sondare solo grazie ad uno speciale microscopio, detto STM (Microscopio a Scansione ad effetto Tunnel) per l'invenzione del quale due ricercatori tedeschi hanno ricevuto il premio Nobel nel 1986. Le caratteristiche delle nanoparticelle non sono le stesse delle particelle normali, ci “avventuriamo” infatti nel nanomondo dove le forze che intervengono tra le particelle sono essenzialmente quelle quantistiche ed elettromagnetiche. L'interazione con l'ambiente esterno cambia e quindi alcune proprietà cambiano, un esempio è l'oro, le cui nanoparticelle hanno colori ben diversi dal classico giallo lucente, bensì appaiono blu, verdi o viola.

Le nanoscienze trovano importanti applicazioni in molti campi: elettronico, farmaceutico, tessile, aeronautico e molti altri. In campo medico è importantissimo il fatto che, grazie alle nanotecnologie, si prevede che presto potremo curare i tumori con grande efficacia tramite nanofarmaci capaci di essere estremamente selettivi, ovvero di individuare le singole cellule malate e colpirle.
In campo tessile è da segnalare un prodotto, già commercializzato con vari marchi, che consente di rendere totalmente idrorepellenti gli abiti. E' molto interessante notare come tute, scarpe o guanti da lavoro vengano così resi impermebili non solo all'acqua ma anche al fango e alla sporcizia. Anche le visiere dei caschi per le moto e i parabrezza delle auto possono essere facilmente trattati con queste particolari nanoparticelle super-idrorepellenti, con un conseguente vantaggio di visibilità in caso di pioggia. Abbiamo testato con un semplice esperimento il comportamento dell'acqua su una superficie di vetro trattata con questo prodotto super-idrorepellente e abbiamo notato (vedi foto) come essa si allontani dalle zone trattate, ovvero dai bordi, e si concentri al centro della superficie. 

L'uomo in realtà sta copiando la natura. Le foglie del loto, pianta diffusa sia in America centro-meridionale che in Asia e in Australia, sono state infatti lo spunto per la sintesi di questi prodotti. E' dall'attenta osservazione di oggetti naturali alle nanoscale che i ricercatori hanno pensato a molte possibili applicazioni tecnologiche. Colpisce molto l'esempio delle piante carnivore che si nutrono di formiche. Osservando al microscopio STM la “bocca” delle piante carnivore, ci si è accorti che questa è ricoperta da nanoscopiche scanalature nelle quali, se è asciutta, le formiche possono aggrapparsi e sfuggire alla pianta, ma quando questa è bagnata l'acqua penetra nelle scanalature, gli insetti scivolano e vengono così ingoiati. La nanostruttura delle superfici quindi può fare la differenza. Un altro dispositivo nanotecnologico che presto vedremo in produzione su larga scala è sicuramente la cella solare al succo di mirtillo. Si tratta di qualcosa di veramente innovativo che potrà consentirci di sostituire il silicio delle attuali celle solari con materiali naturali organici. Il succo di mirtillo cattura facilmente l'energia solare e, grazie ad una matrice solida di nanocristalli di biossido di titanio, il fotone solare viene facilmente convertito in corrente elettrica. Le applicazioni di questo tipo di scoperta sono davvero variegate, si va dalle vetrate che forniscono direttamente corrente, alle lampade che di giorno catturano la luce e di notte illuminano le nostre case. 

Altro dispositivo clamoroso, inventato tra l'altro da un docente universitario italiano residente negli Stati Uniti, è la foglia artificiale. Il sistema copia in qualche modo il primo step della fotosintesi clorofilliana, nel quale l'acqua e la luce producono ossigeno ed idrogeno. Grazie ad un sottile strato di nanotubi i due gas prodotti possono essere facilmente separati e convogliati in serbatoi distinti. Questo dispositivo potrebbe consentirci di produrre in modo sostenibile un vettore energetico sostenibile (l'idrogeno), la ripetizione della parola “sostenibile” ci dà l'idea della potenza del dispositivo: si tratterebbe di un traguardo incredibile per la scienza.

Secondo me la nanotecnologia è una grandissima conquista da parte dell'uomo perchè in futuro potrà aiutarci in molteplici campi. Si tratta solo di approfondire ancora l'eventuale pericolosità delle nanoparticelle, della quale non si sa molto al momento. Ci auguriamo che l'analisi della potenziale nocività vada avanti di pari passo con la messa in commercio di questi nuovi incredibili prodotti. 


 

Nell'immagine: l'acqua si concentra al centro della superficie di vetro in quanto i bordi di questa sono stati trattati con un prodotto super-idrorepellente di formulazione nanotecnologica (foto scattata dagli studenti della classe 2AMM dell'ISIS Galilei di Gorizia nel corso della manifestazione Tecnosoft 2014).

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