Lezione 1: Introduzione alle Nanotecnologie Flashcards
Qual è la definizione di nanometro?
Simbolo nm, unità di misura pari a 10^-9 m. Equivalente a 10 ångstrom, usata in fisica per esprimere la lunghezza d’onda di radiazioni elettromagnetiche
Definizione di nanotecnologie
La progettazione, caratterizzazione, produzione e applicazione di strutture, strumenti e sistemi controllando forma e dimensioni su scala nanometrica.
Di cosa si occupa la nanotecnologia?
Si occupa di materiali e sistemi in cui:
- almeno una delle dimensioni è compresa tra 1 e 100 nm;
- la manipolazione della materia passa attraverso processi che permettono un controllo completo su composizione e struttura a scala atomica e molecolare;
- si ottengono proprietà altrimenti non ottenibili.
Quali sono le ragioni della nanotecnologia?
1 - Necessità di miniaturizzare per aumentare la potenza, ridurre i consumi e conquistare nuovi settori di mercato;
2 - Possibilità di sfruttare le nuove proprietà della materia strutturata a livello nanometrico, perchè consentono di ottenere proprietà nuove o migliori e perchè puntano a sfruttare materiali, dispositivi, sistemi ad elevate prestazioni.
Quali forze prendono importanza a livello nanometrico?
Le forze di superficie e di Van der Waals diventano fondamentali, al tempo stesso quella di gravità perde importanza.
Nomi/eventi importanti nella linea temporale delle nanotecnologie (dettagliato)-
1867 - James Maxwell: ipotizza un esperimento mentale per dimostrare la natura soltanto statistica del secondo principio della termodinamica, con un congegno ipotetico chiamato “Diavoletto di Maxwell”
1920 - Katharine Blodgett e Irving Langmuir: riescono a creare film superficiali spesso solo quanto una molecola
1959 - Richard Feynman: processo per manipolare atomi e molecole singolarmente, creando set utilizzati per creare set ancora più piccoli etc
1965 - Gordon Moore: grandi innovazioni nel campo dei processori, soprattutto per la riduzione in scala nanometrica (Intel)
1974 - Tuomo Suntola: tecnologia di Atomic Layer Deposition, allo scopo di migliorare la qualità del film utilizzato per schermi elettroluminescenti
Norio Taniguchi: conia il termine nanotecnologie
1981 - Gerd Binning e Heinrich Rohrer: premio Nobel per la progettazione del microscopio elettronico a scansione per effetto tunnel. Nel 1991, con Calvin Quate, migliorano il progetto rendendo l’analisi non distruttiva e riuscendo ad ottenere risultato 3d: microscopio a forza atomica.
Linea temporale a grandi linee - tappe dello sviluppo delle nanotecnologie.
4° secolo a.C. al 15° secolo d.C - Coppa di Licurgo, vetro nanostrutturato; vetri cattedrali medioevali; spada di damasco
‘800 - Faraday scopre oro colloidale rubino, “Diavoletto” di Maxwell
Anni ‘20 - Blodgett e Langmuir film spessore molecola
Anni ‘50-60 - Feynman, Moore
1974 - Taniguchi conia il termine
Anni ‘80 - Rohrer e Binning progettano l’STM
Anni ‘90 - Scritta con singoli atomi xeno IBM, Quate Binning e Rohrer progettano AFM
Nuovo millennio - pproduzione di massa con nanotecnologie e materiali nanotecnologici
Cos’è Horizon?
Programma di finanziamento creato dalla Commissione europea per sostenere e promuovere la ricerca nello spazio europeo della ricerca.
L’ultimo è 2021-27, budget di 100 mld di euro
Quali sono i due approcci alle nanotecnologie? Descrivili.
1 - Approccio bottom-up: partendo da piccoli componenti (atomi o molecole) si cerca di indirizzarne l’assemblaggio utilizzandoli come mattoncini per realizzare nanostrutture. E’ utilizzato per nuovi meccanismi con grande forza, flessibilità, durata o leggerezza, ma purtroppo soffre ancora di parecchi problemi.
2 - Approccio top-down: i dispositivi sono fabbricati da materiali macroscopici attraverso un attento controllo dei processi di miniaturizzazione con precisione a livello atomico. E’ la forma più stabile.
