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Introduzione teorica alle nanotecnologie Introduzione teorica alle nanotecnologie Prima parte della sintesi delle nanofibre di nichel (Liceo Giordano.

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2 Introduzione teorica alle nanotecnologie Introduzione teorica alle nanotecnologie Prima parte della sintesi delle nanofibre di nichel (Liceo Giordano Bruno) 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

3 Che cosa sono? Che cosa sono? Come si costruiscono?Come si costruiscono? Le ricerche Le ricerche I campi dapplicazione I campi dapplicazione Chi le scoprì? Quale è la loro grandezza? Quale è la loro grandezza?

4 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 allincirca a 10 volte la grandezza di un atomo di idrogeno mentre le dimensioni di una proteina semplice misurano circa 10 nm.

5 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 Feynman considerò lipotesi di manipolare i singoli atomi cercando così uninnovativa forma di chimica sintetica. Lintento 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 questultimo con estrema facilità.

6 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.

7 Le ricerche in corso hanno uno spettro molto ampio e riguardano: Lo sviluppo e lutilizzo di nuovi materiali (per i trasporti, tecnologie dellinformazione, le telecomunicazioni); Nuovi prodotti chimici (per es. nuovi catalizzatori); Lo sviluppo di nuovi farmaci e di nuove tecniche mediche; Lambito energetico e ambientale; La messa a punto di nuovi prodotti per lindustria cosmetica e quella alimentare; Lo sviluppo di manufatti per il settore della difesa e quello aerospaziale;

8 Una grossa rivoluzione nella nanoscienza si è avuta nel 1981 nei laboratori dellIBM di Zurigo con linvenzione del microscopio elettronico a scansione a effetto tunnel (scanning tunneling microscope, STM), capace di visualizzare i singoli atomi.

9 Schema a blocchi Schema a blocchi Procedura Procedura Apparecchiature Apparecchiature Reattivi Reattivi

10 Fissaggio della membrana Immersione della membrana nella soluzione di SnCl 2 *2H 2 O (sensibilizzazione) Preparazione del reattivo di Tollens e della soluzione di glucosio Lavaggio della membrana Argentatura della membrana Preparazione della membrana per il processo elettrolitico Preparazione della cella elettrochimica Elettrodeposizione di nichel Rimozione della membrana e peeling da entrambi i lati

11 SnCl 2 *2H 2 O 3M (1.0mL 0.3M); Reattivo di Tollens: 1.25g AgNO 3 in 25mL H 2 O dist. ; 10g NaOH in 100mL H 2 O dist. ; 12.5mL NH 4 OH 10%; 1.8g C 6 H 12 O 6 in 100mL H 2 O dist. ; Soluzione di nichelatura: 30g NiSO 4 *7H 2 O; 2.44g NiCl 2 *6H 2 O; 9.5g H 3 BO 3 ; in 100mL di H 2 O

12 Fissaggio del parafilm su un supporto di plexiglass ed applicazione della faccia lucida sul parafilm. Rimarrà così esposta la faccia opaca della membrana.

13 Immersione in soluzione di SnCl 2 *2H 2 O 3M Sn Ag(NH 3 ) 2+ Sn Ag 0 + 4NH 3

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15 Reattivo di Tollens: formazione di uno specchio argentato. C 6 H 12 O 6 + 2Ag(NH 3 ) OH - 2Ag 0 + C 6 H 11 O H 2 O + 4NH 3

16 Lavaggio con acqua distillata, rimozione dal supporto di plexiglass e dal parafilm.

17 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

18 Reazione di elettrodeposizione: Potenziale applicato: 1.5Volt Temperatura di lavoro: ca. 35°C pH di lavoro: 4.6

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20 Rimozione membrana PC Peeling

21 Schema a blocchi Schema a blocchi Procedura Procedura Apparecchiature Apparecchiature Reattivi Reattivi

22 Dissoluzione della membrana in CH 2 Cl 2 Bagno ad ultrasuoni Filtrazione sotto vuoto Asciugatura del filtro e taglio Sputtering Visualizzazione delle nanofibre al SEM

23 Immersione della membrana in CH 2 Cl 2 e recupero delle nanofibre sullancoretta magnetica

24 Rilascio delle fibre dallancoretta magnetica.

25 Filtrazione su filtro con porosità inferiore al nanometro

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27 Doratura del campione per facilitare la visualizzazione delle nanofibre con il microscopio a scansione.

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30 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,


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