Glossario delle nanotecnologie

TryNano.org ha compilato elenchi di molti termini che si applicano al campo delle nanotecnologie.

Glossario

Noi riconosciamo Wikipedia come fonte di alcune di queste definizioni.

Adesione: 
Proprietà di alcune molecole dissimili che si aggrappano tra loro a causa di forze attrattive

Atomo:
Unità base della materia costituita da un nucleo centrale denso circondato da una nuvola di elettroni carichi negativamente. Il nucleo atomico contiene una miscela di protoni caricati positivamente e neutroni elettricamente neutri.

Microscopio a forza atomica (AFM):
Un microscopio ad altissima risoluzione che utilizza un microcantilever per scansionare la superficie di un substrato. Questo microscopio può visualizzare e scansionare caratteristiche superficiali dell'ordine di meno di un nanometro. Uguale al microscopio a forza di scansione.

Bandgap (nella fisica dello stato solido e campi correlati):
L'intervallo di energia in un solido in cui non esistono stati elettronici. Per isolanti e semiconduttori, il gap di banda si riferisce generalmente alla differenza di energia (in elettronvolt) tra la parte superiore della banda di valenza e la parte inferiore della banda di conduzione; è la quantità di energia richiesta per liberare un elettrone del guscio esterno dalla sua orbita attorno al nucleo fino allo stato libero.

Biosensore:
Dispositivo che combina un indicatore biologico con un sistema di rilevamento elettrico, meccanico o chimico.

Buckyball:
Fullerene (una famiglia di molecole composte interamente da carbonio, sotto forma di sfera cava, ellissoide, tubo o piano) che formano una forma sferica.

Proprietà in blocco:
Proprietà del materiale che si manifestano quando il materiale è disponibile in grandi quantità e largamente influenzato dalle interazioni su scala nanometrica.

Nanotubi di carbonio:
Una forma di carbonio con una nanostruttura che può avere un rapporto lunghezza/diametro fino a 28.000.000:1. Questo rapporto è significativamente maggiore rispetto a qualsiasi altro materiale. Queste molecole cilindriche di carbonio hanno nuove proprietà che le rendono potenzialmente utili in applicazioni nella nanotecnologia, nell'elettronica, nell'ottica e in altri campi della scienza dei materiali.

Catalizzatore:  
Componente del sistema di scarico di un motore a combustione interna utilizzato per disintossicare le emissioni nocive prima dell'esposizione all'ambiente. Questo dispositivo è guidato da una reazione chimica e catalizzato con un metallo prezioso come il platino.

Deposizione di vapori chimici: 
Un processo chimico utilizzato per produrre materiali solidi di elevata purezza e ad alte prestazioni. Il processo viene spesso utilizzato nell'industria dei semiconduttori per produrre film sottili.

Chiralità:
Un fenomeno si dice chirale se non è identico alla sua immagine speculare. Qui ci riferiamo a una proprietà di direzione molecolare che designa una direzione “mano sinistra” e una “mano destra” in cui le due simmetrie non possono essere sovrapposte l'una all'altra.

Ceramica:
Solido inorganico, non metallico, preparato mediante l'azione del calore e successivo raffreddamento. Un composito non metallico duro e poroso che può mostrare varie proprietà del materiale come ferroelettricità e superconduzione.

Colloide:
Una miscela chimica in cui una sostanza è dispersa uniformemente all'interno di un'altra. Le particelle della sostanza dispersa sono solo sospese nella miscela, a differenza di una soluzione, dove sono completamente disciolte al suo interno.

Conduttività:
Misura della capacità di un materiale di condurre corrente elettrica.

Cristallino: 
Un materiale solido i cui atomi, molecole o ioni costituenti sono disposti secondo uno schema ordinato e ripetuto che si estende in tutte e tre le dimensioni spaziali.

Dendrite (cristallo):
Un cristallo che cresce secondo uno schema a fiocco di neve o ramificato in un albero.

Dielettrico: 
Un materiale isolante in cui gli elettroni sono legati e non possono muoversi liberamente all'interno di un substrato. Una sostanza non conduttiva, cioè un isolante.

DNA:
Abbreviazione di acido desossiribonucleico: un acido nucleico che contiene le istruzioni genetiche utilizzate nello sviluppo e nel funzionamento di tutti gli organismi viventi conosciuti e di alcuni virus.  

DRAM: 
Dynamic Random Access Memory (DRAM), una memoria che memorizza ogni bit di dati in un condensatore separato all'interno di un circuito integrato. Poiché i condensatori reali perdono carica, le informazioni alla fine svaniscono a meno che la carica del condensatore non venga aggiornata periodicamente. A causa di questo requisito di aggiornamento, è a dinamico memoria rispetto a SRAM e altri tipi di statico memoria.

Elasticità:
Una proprietà del materiale che consente la deformazione sotto stress e la riformazione quando lo stress viene rilasciato.

Elettrone:
Particella subatomica che trasporta carica elettrica negativa. Il numero di elettroni in un atomo e i loro livelli energetici determinano molte delle proprietà elettriche del materiale. Non è noto che l'elcetron abbia una sottostruttura; cioè, non è noto che sia costituito da particelle più piccole.

Litografia a fascio di elettroni:
La pratica di scansionare un fascio di elettroni secondo uno schema su una superficie ricoperta da una pellicola (chiamata resistere) (“esporre” il resist) e di rimuovere selettivamente le regioni esposte o non esposte del resist (“sviluppo”). Lo scopo è quello di creare nel resist strutture piccolissime che possano successivamente essere trasferite in un altro materiale per diversi scopi, ad esempio per la realizzazione di piccolissimi dispositivi elettronici.

Energia: 
Una quantità fisica scalare che descrive la quantità di lavoro che può essere eseguita da una forza. Esistono diverse forme di energia, tra cui l'energia cinetica, potenziale, termica, gravitazionale, sonora, luminosa, elastica ed elettromagnetica.

Ferroelettricità:
Una proprietà del materiale caratterizzata dalla polarizzabilità elettrica naturale che può essere alterata da un campo elettrico esterno. Il termine è usato in analogia a ferromagnetismo, in cui un materiale presenta un momento magnetico permanente.

Filtrazione: 
Un'operazione meccanica o fisica utilizzata per la separazione di solidi da fluidi (liquidi o gas) interponendo un mezzo attraverso il quale il fluido può passare, ma i solidi (o almeno parte dei solidi) nel fluido vengono trattenuti.

FRAME:
RAM ferroelettrica (Random Access Memory) – una memoria che utilizza uno strato ferroelettrico anziché uno strato dielettrico per ottenere la non volatilità. Una memoria non volatile conserverà le informazioni memorizzate anche se non è costantemente alimentata con energia elettrica.

Fullerene: 
Famiglia di molecole composta interamente da carbonio, sotto forma di sfera cava, ellissoide, tubo o piano. Vengono anche chiamati fullereni sferici buckyballs, e quelli cilindrici sono chiamati nanotubi di carbonio o buckytube. Il grafene è un esempio di foglio di fullerene planare.

Idrofobicità/Idrofobo:
La parola idrofobicità si ottiene combinando le parole per una forma di acqua  idro- e per paura fobo nel greco attico). Si riferisce alla proprietà fisica di una molecola (nota come a idrofobo ) che viene respinto da una massa d'acqua.

Idrofilicità/Idrofilia:
L'idrofilicità è la tendenza di una molecola a essere solvatata dall'acqua. Idrofilo, dal greco (idros) “acqua” e φιλια (philia) “amicizia”, si riferisce alla proprietà fisica di una molecola che può legarsi con l’acqua.

Energia cinetica:
IL energia cinetica di un oggetto è l'energia extra che possiede a causa del suo movimento. È definito come il lavoro necessario per accelerare un corpo di una data massa dallo stato di riposo alla sua velocità attuale.

Display a cristalli liquidi (LCD):
Dispositivo ottico modulato elettronicamente modellato in un sottile pannello piatto costituito da pixel colorati o monocromatici riempiti di cristalli liquidi. È disposto davanti a una sorgente luminosa (retroilluminazione) o a un riflettore e viene spesso utilizzato nei dispositivi elettronici alimentati a batteria perché utilizza quantità molto piccole di energia elettrica.

LASER:
Abbreviazione di “Light Amplification of Stimulated Emission Radiation”: un dispositivo che emette luce (radiazione elettromagnetica) attraverso un processo chiamato emissione stimolata. La luce laser è solitamente spazialmente coerente, il che significa che la luce viene emessa in un raggio stretto e a bassa divergenza oppure può essere convertita in uno con l'aiuto di componenti ottici come le lenti.

Litografia (fotolitografia):
Metodo di fabbricazione di circuiti integrati e sistemi microelettromeccanici che utilizza fasi alternate di deposizione e rimozione del materiale. Il processo rimuove selettivamente parti di una pellicola sottile o la maggior parte di un substrato. Utilizza la luce per trasferire un motivo geometrico da una maschera fotografica a una foto chimica sensibile alla luce resistere sul substrato. Una serie di trattamenti chimici incidono quindi il modello di esposizione nel materiale sotto il fotoresist.

Memoria magnetica:
Memorizzazione di informazioni su materiale magnetizzato come il nastro magnetico. La memoria magnetica utilizza diversi modelli di magnetizzazione in un materiale magnetizzabile per memorizzare i dati ed è una forma di memoria non volatile (una memoria che manterrà le informazioni memorizzate anche se non è costantemente fornita di energia elettrica). Un esempio di memoria magnetica è un disco rigido del computer.

Scienza dei materiali:
Un campo interdisciplinare che coinvolge le proprietà della materia e le sue applicazioni in diversi ambiti della scienza e dell'ingegneria. La scienza dei materiali indaga la relazione tra la struttura dei materiali su scala atomica o molecolare e le loro proprietà macroscopiche. Comprende elementi di fisica applicata e chimica, nonché di ingegneria chimica, meccanica, civile ed elettrica.

Punto di fusione:
Il punto di temperatura in cui un materiale passa da solido a liquido.

Memoria millepiedi (IBM):
Una memoria non volatile sviluppata da IBM che utilizza nanoimpronte per codificare le informazioni e il rilevamento della forza atomica per decodificare le informazioni. Promette una densità di dati superiore a 1 terabit per pollice quadrato (1 gigabit per millimetro quadrato), circa 4 volte la densità dello storage magnetico oggi disponibile.

Molecola:
Un'unità di due o più atomi tenuti insieme da legami covalenti (una forma di legame chimico caratterizzato dalla condivisione di coppie di elettroni tra atomi o tra atomi e altri legami covalenti)

La legge di Moore: 
Una tendenza a lungo termine nella storia dell’hardware informatico. Dall'invenzione del circuito integrato nel 1958, il numero di transistor che possono essere inseriti a buon mercato su un circuito integrato è aumentato in modo esponenziale, raddoppiando all'incirca ogni due anni. La tendenza è stata osservata per la prima volta dal cofondatore di Intel Gordon E. Moore in un sondaggio del 1965. carta

Nanobiosensore:
Dispositivo che combina un indicatore biologico con un sistema di rilevamento elettrico, meccanico o chimico su scala nanometrica.

Nanocristalli:
Un singolo materiale cristallino che ha una dimensione dell'ordine di 100 nm.

Nanomateriale:
Un materiale che mostra proprietà distinte quando studiato nell'ordine di meno di 100 nm.

Nanometro (nm): 
 Un'unità di lunghezza nel sistema metrico, pari a un miliardesimo di metro (cioè 10-9 m o un milionesimo di millimetro).

Nanoparticelle:
Particelle con dimensioni dell'ordine di 1-100 nm.

Nanoporo: 
Un piccolo poro in una membrana elettricamente isolante, che può essere utilizzato come rilevatore di singole molecole.

Nanoscala:
Un termine viene utilizzato per riferirsi a oggetti con dimensioni nell'ordine di 1–100 nm.

Nanotecnologia:
Lo studio di materiali e proprietà nell'ordine di 1-100 nm.

Nanobaffi:
Una struttura su scala nanometrica costituita da spazzole attaccate lungo una spina comune.

Nanofili:
Un filo di diametro dell'ordine di un nanometro.

Memoria non volatile: 
Una memoria che conserverà le informazioni memorizzate anche se non è costantemente alimentata da energia elettrica.

Nucleazione:
Un processo di formazione di fase in cui una piccola regione di un materiale subisce una transizione di fase formando un nucleo. Il materiale circostante si unisce al nucleo per far crescere la fase appena formata. Alcuni esempi di fasi che possono formarsi tramite nucleazione nei liquidi sono bolle gassose o cristalli solidi.

Ottica:
Lo studio del comportamento e delle proprietà della luce comprese le sue interazioni con la materia e la sua rilevazione mediante strumenti.

Optoelettronica:
Lo studio e l'applicazione di dispositivi elettronici che generano, rilevano e controllano la luce (comprese forme invisibili di radiazioni come raggi gamma, raggi X, ultravioletti e infrarossi, oltre alla luce visibile). I dispositivi optoelettronici sono trasduttori elettrici-ottici o ottico-elettrici o strumenti che utilizzano tali dispositivi nel loro funzionamento.

Optoelettronica:
Lo studio e l'applicazione di dispositivi elettronici che generano, rilevano e controllano la luce (comprese forme invisibili di radiazioni come raggi gamma, raggi X, ultravioletti e infrarossi, oltre alla luce visibile). I dispositivi optoelettronici sono trasduttori elettrici-ottici o ottico-elettrici o strumenti che utilizzano tali dispositivi nel loro funzionamento.

PDMS (polidimetilsilossano): 
Un polimero inorganico utilizzato in applicazioni nanotecnologiche come la nanoimpronta e la litografia morbida. È il polimero organico a base di silicio più utilizzato.

Polarizzazione: 
Una proprietà delle onde che descrive l'orientamento delle loro oscillazioni.

Polimero: 
Una grande molecola (macromolecola) composta da unità strutturali ripetute tipicamente collegate da legami chimici covalenti. Mentre polimeroSe nell'uso comune vengono chiamate “plastiche” (poiché possono essere facilmente modellate in varie forme), il termine in realtà si riferisce a un'ampia classe di materiali naturali e sintetici con una varietà di proprietà.

Argilla polimerica:
Composito deformabile di cloruro di polivinile (PVC) che può essere manipolato come un'argilla. Questo di solito non contiene argilla vera e propria.

Punto quantico:
Un semiconduttore in cui la propagazione degli elettroni è confinata in tre dimensioni (diverse da fili quantistici in cui la propagazione è controllata in due dimensioni, e pozzi quantistici in cui la propagazione è controllata in un'unica direzione).

Fisica Quantistica o Meccanica Quantistica:
Un'area della fisica che descrive il comportamento di particelle piccole e leggere, soprattutto quando sono confinate in spazi ristretti. Il termine “quantistico” si riferisce principalmente alle energie discrete che le particelle possono avere poiché la quantizzazione dell’energia non è generalmente considerata nella fisica classica o nella meccanica classica.

Microscopio a forza di scansione:
Un microscopio ad altissima risoluzione che utilizza un microcantilever per scansionare la superficie di un substrato. Questo microscopio può visualizzare e scansionare caratteristiche superficiali dell'ordine di meno di un nanometro. Uguale al microscopio a forza atomica. 

Microscopio a effetto tunnel a scansione: 
Uno strumento per visualizzare le superfici a livello atomico. Spesso definita STM, questa microscopia fornisce profili tridimensionali delle superfici visualizzate che sono molto utili per caratterizzare la rugosità superficiale, osservare i difetti superficiali e determinare la dimensione e la conformazione di molecole e aggregati sulla superficie.

Semiconduttore:
Un materiale che presenta proprietà di conduttività elettrica comprese tra quelle di a conduttore e un isolante. [Gli isolanti non conducono elettricità mentre i metalli conducono facilmente.] La conduttività di un materiale semiconduttore può essere variata in un campo elettrico esterno. I dispositivi realizzati con materiali semiconduttori costituiscono il fondamento dell'elettronica moderna, tra cui radio, computer, telefoni e molti altri dispositivi. I dispositivi a semiconduttore includono il transistor, molti tipi di diodi tra cui il diodo emettitore di luce, il raddrizzatore controllato al silicio e circuiti integrati digitali e analogici. I pannelli solari fotovoltaici sono grandi dispositivi semiconduttori che convertono direttamente l'energia luminosa in energia elettrica.

Autoassemblaggio: 
Processi in cui un sistema disordinato di componenti preesistenti forma una struttura o modello organizzato come conseguenza di interazioni specifiche e locali tra i componenti, senza direzione esterna.

Celle a energia solare:
Semiconduttore o dispositivo organico utilizzato per sfruttare l'energia solare e convertirla in energia elettrica.

Soluzione: 
Miscela omogenea composta da due o più sostanze. In tale miscela, un “soluto” viene disciolto in un’altra sostanza, nota come “solvente”.

Sospensione: 
Un fluido eterogeneo contenente particelle solide sufficientemente grandi per la sedimentazione. Un esempio di sospensione sarebbe la sabbia nell'acqua. Le particelle sospese sono visibili al microscopio e si depositeranno nel tempo se lasciate indisturbate. Ciò distingue una sospensione da un colloide in cui le particelle sospese sono più piccole e non sedimentano.

Superficie:
Una misura della superficie esposta di un oggetto.

Rapporto superficie/volume:
Il rapporto tra la superficie esposta e il volume della particella. Nella nanotecnologia, un rapporto superficie/volume molto elevato è il fattore abilitante per molte proprietà su scala nanometrica.

Microscopio elettronico a trasmissione:
Un microscopio elettronico a trasmissione (TEM) utilizza gli elettroni per caratterizzare i materiali su scale di lunghezza atomica. Sia le misurazioni di imaging che quelle di diffrazione vengono eseguite facendo passare un fascio di elettroni attraverso campioni molto sottili e analizzando il raggio trasmesso. I TEM possono essere utilizzati per misurare la spaziatura tra gli atomi, visualizzare difetti cristallini e caratterizzare nanoparticelle e altri materiali nanostrutturati.

Luce ultravioletta:
Radiazione elettromagnetica con una lunghezza d'onda inferiore a quella della luce visibile, ma più lunga dei raggi X, nell'intervallo da 10 nm a 400 nm, ed energie da 3 eV a 124 eV. È così chiamato perché lo spettro è costituito da onde elettromagnetiche con frequenze superiori a quelle che gli esseri umani identificano come il colore viola.

Credito immagine: rolffimages/bigstock.com

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