Nanomateriali

Immagina di poter vedere la struttura microscopica di un materiale e di notare che è composto da molti schemi periodici di atomi o molecole dell'ordine di 100 nm o meno.

La forma e la dimensione di questi minuscoli motivi possono influenzare le proprietà fisiche del materiale che li contiene. Ad esempio, le nanoparticelle d’oro che differiscono solo per dimensione e forma interagiscono con la luce in modo diverso rispetto ai pezzi d’oro più grandi. Il risultato è che le nanoparticelle d’oro mostrano colori diversi da quello che normalmente associamo all’oro.

Nei “nanomateriali”, la dimensione e la forma dei domini molto piccoli che compongono il materiale sfuso ne influenzano le proprietà. Le proprietà fisiche (come il colore o la conduttività elettrica) dipendono dalla dimensione e dalla forma dei domini su scala nanometrica e sono spesso il risultato di superficie E interfaccia interazioni tra i domini e i media circostanti.

I materiali costituiti da molte piccole strutture hanno spesso una superficie molto ampia. Il motivo è che le superfici delle numerose piccole strutture insieme contribuiscono a formare una superficie molto ampia del materiale sfuso. Ad esempio, se un pezzo di materiale delle dimensioni di una scatola di scarpe dovesse essere suddiviso in sfere di 2 nm di diametro, queste sfere contribuirebbero a formare una superficie della scatola di scarpe che corrisponde all’area di 10.000 campi da calcio. Non sorprende che quando la superficie è così grande, le proprietà fisiche sono dominate dalle interazioni superficiali.

I nanomateriali sono disponibili in molte varietà. Alcuni esempi di materiali che presentano proprietà interessanti su scala nanometrica sono: nanotubi di carbonio, nanofili inorganici, dendrimeri, nanoparticelle, grafene, E punti quantici.

Nanotubi di carbonio

Un nanotubo di carbonio (CNT) è una forma tubolare di carbonio con un diametro di soli 0,4 nm e una lunghezza da pochi nanometri fino a un millimetro.

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Grafene

Il grafene è un materiale bidimensionale dello spessore di un atomo costituito da atomi di carbonio densamente impacchettati in un reticolo cristallino a nido d'ape.

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Nanofili inorganici

I nanofili inorganici possono avere diametri compresi tra 1 e 50 nm e qualsiasi lunghezza desiderabile, forse fino a un micrometro. Offrono interessanti proprietà elettroniche, ottiche e di altro tipo e potrebbero essere utilizzati in futuro per collegare minuscoli componenti in circuiti su piccola scala.

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Dendrimeri

Mentre i tipici polimeri corrono come catene lineari, i dendrimeri sono polimeri ad albero. Si ramificano da un nucleo centrale, esibendo una superficie densa che circonda un nucleo relativamente cavo. Sono una serie di gusci chimici costruiti su una piccola molecola centrale.

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Nanoparticelle

Le nanoparticelle (di dimensioni comprese tra 1 e 100 nanometri) sono considerate un ponte tra i materiali sfusi e le strutture atomiche o molecolari.

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Punti quantici

Nanopunto di Cr depositato da AFM. James E. Morris e Hui She (2004)

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