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Fasolato Marco 4° B ch Sorgato Martina I.T.I.S. Primo Levi Favaro Diego a.s. 2008-2009.

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1 Fasolato Marco 4° B ch Sorgato Martina I.T.I.S. Primo Levi Favaro Diego a.s

2 GLI OPALI Lopale (da Opalus: vedere il cambiamento di colore) è un minerale composto principalmente di silice (silice idrata: SiO 2 ·nH 2 O), ha un colore variabile dal trasparente al bianco latte, con una infinità di sfumature intermedie (verde, rosso, giallo, marrone, nero). L'opalescenza è il gioco di colori e di riflessi presentati dagli opali, dovuta alla diffrazione della luce causata a sua volta dalla regolare disposizione delle sferette di silice in forma impaccata e regolare. A seconda della grandezze delle nanosfere abbiamo riflessi di colori diversi.

3 La diffrazione si ha quando la luce incontra un ostacolo (d) con dimensioni molto simili alla sua lunghezza donda. d La luce aggira lostacolo ovvero è solo la lunghezza donda con dimensioni pari alloggetto a passare. LA DIFFRAZIONE DELLA LUCE

4 IL RETICOLO DI DIFFRAZIONE Utilizzando un sistema composto da molte fenditure, vicine tra loro, a distanza costante si ottiene un reticolo, e si migliora la figura di diffrazione. La stessa struttura è creata dalle sfere compatte che formano lopale che quindi può essere considerato un reticolo di diffrazione.

5 CREARE LOPALE DIRETTO E possibile creare in laboratorio una nanostruttura simile a quella degli opali naturali (polimetacrilato di metile). In laboratorio possiamo controllare la grandezza delle nanosfere che dipende da : - Volume di acqua - Volume di metacrilato di metile - Temperatura MisuraDiametroQuantità di Acqua Volume metacrilato di metile Temperatura Piccole310 nm1.6 L300 mL80°C Medie385 nm1.6 L300 mL70°C Grandi425 nm1.6 L400 mL70°C

6 PROCEDIMENTO OPALE DIRETTO IN LABORATORIO 1. Preparazione della sospensione del monomero e polimerizzazione radicalica a temperatura costante (80°C): [20 mL di acqua, 4.5 mL di metacrilato di metile, 0.6g di attivatore 2,2 azobis(2metilpropinammide)dihydrochloride con laggiunta di 4 ml di acqua ] 2. Centrifugazione ed essiccazione dellopale Apparecchiatura usata.

7 LA POLIMERIZZAZIONE Il polimetilmetacrilato (PMMA) è un polimero che si forma dal monomero metacrilato di metile, CH 2 CCH 3 COOCH 3, (MMA). Il metacrilato di metile viene disperso agitandolo in un liquido in cui non è solubile (es.acqua). Si forma una sospensione formata da piccolissime goccioline che racchiudono monomeri formanti sfere di PMMA. La reazione viene catalizzata da attivatori radicalici.

8 REAZIONI CHIMICHE

9 FASE DI TERMINAZIONE

10 GLI OPALI AL SEM Losservazione al microscopio elettronico degli opali prodotti ha permesso di effettuare la misura del diametro delle nanosfere. Il valore rilevato mediamente è di ca. 310 nm

11 PER CREARE LOPALE INVERSO Creazione della matrice solida di silice (SiO 2 ) attraverso tecnica sol-gel. Si utilizzano soluzioni che riempiono gli interstizi tra le palline di polimero costituenti la struttura dellopale. 10 mL di soluzione composta da: CH 3 CH 2 OH 28.6% Si(OCH 2 CH 3 ) % H2O 21.4% HCl 7.2% (percentuali in volume) utilizzare 3.5 mL/g opale Aria Silice

12 Con un trattamento termico a 600°C, si elimina la parte organica. Si ottiene l opale inverso costituito da uniformi spazi vuoti sferici circondati da pareti solide. Questo tipo di cristalli sono anche chiamati cristalli fotonici. Un cristallo fotonico è una nanostrutturra dove l'indice di rifrazione ha una modulazione periodica su scale comparabili alla lunghezza d'onda della luce.

13 GLI OPALI INVERSI AL SEM Immagini al SEM realizzate alluniversità di Venezia (sede via Torino)

14 APPLICAZIONE DEGLI OPALI INVERSI Le strutture che si creano sono dei filtri per selezionare lunghezze donda della luce. Cè inoltre la possibilità di cambiare il diametro dei fori e lindice di rifrazione del materiale per scegliere quali l filtrare. Gli opali inversi quindi possono essere usati per guidare la luce.

15 Nella tecnologia informatica potrebbero andare a sostituire semiconduttori presenti negli attuali circuiti elettrici con il vantaggio di una maggior velocità e un bassissimo consumo energetico. Come sensori molecolari ovvero gabbie per molecole in grado di rivelare concentrazioni bassissime di sostanze specifiche. Ala di farfalla Cristallo fotonico 1D Cristallo fotonico 2D Cristallo fotonico 3D

16 CONCLUSIONI Lattività svolta è stata molto interessante, abbiamo acquisito nuove conoscenze ed effettuato esperienze molto significative. Abbiamo lavorato in gruppi, utilizzato attrezzature di livello specialistico, con lausilio di docenti e tecnici universitari. Questa attività è stata unottima opportunità per conoscere lambito dello sviluppo della ricerca scientifica e ci ha aperto una finestra nel mondo universitario. Si ringraziano i docenti e i tecnici delluniversità Cà Foscari di Venezia e del Liceo Scientifico G.Bruno di Mestre che hanno permesso la realizzazione del progetto lauree scientifiche Fasolato Marco 4° B ch Sorgato Martina I.T.I.S. Primo Levi Favaro Diego a.s


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