Il Dizionario Automazione

  • Banner Automatiostory
  • Banner Elettrificazione Academy
  • Banner Visione Industria
  • Siemens - Banner
  • banner-finder
  • wenglor banner
  • Banner Youtube Editoriale Delfino
  • Banner Editoriale Delfino
Cerca un'altra parola

Nanotecnologia

en-lang Nanotechnology

Le nanotecnologie consentono di costruire oggetti, dispositivi e materiali con le dimensioni del miliardesimo di metro. Dal punto di vista funzionale poggiano su nanostrutture che consentono il risparmio di spazio, la possibilità di controllare le proprietà dei materiali, il miglioramento della potenza e della capacità di memoria dei dispositivi elettronici.

La nanotecnologia è un ramo della scienza applicata e della tecnologia che si occupa del controllo della materia, della progettazione e della realizzazione di dispositivi su scala dimensionale inferiore al micrometro, in genere tra 1 e 100 nanometri. Il termine nanotecnologia indica genericamente la manipolazione della materia a livello atomico e molecolare, e in particolare si riferisce a lunghezze dell’ordine di pochi passi reticolari.

Le nanotecnologie ricadono in un ambito di indagine multidisciplinare, coinvolgendo molteplici indirizzi di ricerca, tra cui: biologia molecolare, chimica, scienza dei materiali, fisica, ingegneria meccanica, ingegneria chimica ed elettronica.

Pur essendo protagoniste della ricerca da qualche decennio, le nanotecnologie si trovano ancora in una fase iniziale del loro sviluppo. Esse puntano alla creazione e all’impiego di materiali, dispositivi e sistemi con dimensioni a livello molecolare e caratteristiche migliorative e innovative. Ciò si deve alle profonde diversità nel comportamento di strutture e dispositivi di dimensioni su scala nanometrica rispetto a sistemi analoghi realizzati con la tecnologia microelettronica tradizionale.

Due sono i principali approcci progettuali e realizzativi tipici delle nanotecnologie. L’approccio bottom-up prevede che i materiali e i dispositivi siano realizzati partendo da componenti molecolari che si auto-assemblano tramite legami chimici, sfruttando principi di riconoscimento molecolare. L’approccio top-down prospetta che i dispositivi siano fabbricati da materiali macroscopici attraverso un attento controllo dei processi di miniaturizzazione a livello atomico.

Un terzo approccio più radicale si propone di implementare nuovi dispositivi e paradigmi per il signal processing, basati su fenomeni fisici innovativi e tecnologie di frontiera come la spintronica e il quantum computing.

 

L’evoluzione

 

La comparsa dei concetti essenziali della nanotecnologia si deve probabilmente all’intervento “There’s Plenty of Room at the Bottom”, una conferenza tenuta dal fisico Richard Feynman nel 1959. Successivamente il libro di Kim Eric Drexler del 1987 “Engines of Creation” introdusse il concetto di nanotecnologia a un pubblico più vasto. Nel 1989, Dan Eigler, grazie ad uno STM (Scanning Tunnel Microscopy, Microscopio a Scansione Tunnel) modificato, fu tra i primi a dimostrare come si potevano manipolare singoli atomi con precisione atomica. Quasi vent’anni dopo, Heinrich e Markus Ternes, insieme a scienziati della University of Regensburg, mostrarono come calcolare la forza necessaria a queste operazioni.

Nel frattempo, nei più disparati contesti hanno continuato a moltiplicarsi gli studi sulle nanotecnologie, con un progressivo ampliamento del campo di indagine. Oggi parte di questi studi, avanzamenti e intuizioni si stanno concretizzando sotto forma di tecnologie concrete.

 

Potenzialità e applicazioni

 

Due sono i principali fattori fisico-tecnologici alla base delle vastissime proprietà dei nanomateriali: l’incremento dell’area superficiale e l’effetto di confinamento quantico. Questi fattori determinano non solo l’aumento delle caratteristiche meccaniche ma anche l’insorgere di proprietà ottiche ed elettroniche del tutto nuove, opportunamente sfruttabili per varie applicazioni.

Le dimensioni nanometriche delle particelle forniscono un’elevata superficie di interfaccia, conferendo così caratteristiche chimico-fisiche differenti ai materiali nanostrutturati e influendo sulle applicazioni nelle quali il rapporto superficie attiva-volume diventa determinante.

Anche le proprietà ottiche, magnetiche ed elettriche cambiano radicalmente a livello nanometrico. Riducendo le dimensioni fino a raggiungere quelle tipiche nanometriche dei cosiddetti clusters, a causa del basso numero di atomi presenti nel cluster medesimo e del suo volume ridotto, nella struttura elettronica si manifesta una discretizzazione dei livelli energetici (quantizzazione), sua volta dipendente dalle dimensioni del cluster. Questo fenomeno, denominato “quantum size effect”, dà origine a proprietà del tutto nuove, discordanti con quelle tipiche del materiale a dimensioni macroscopiche ordinarie.

Tra le tecnologie emergenti, le nanotecnologie rappresentano dunque per il mondo dell’industria un’imperdibile occasione di crescita e innovazione, interessando settori come la medicina, le biotecnologie, l’agricoltura e l’informatica, fino alla struttura dei materiali, alla ricerca spaziale, all’ambiente, alla meccanica e alla sicurezza.

 

 


Cerca un'altra parola
  • Banner Elettrificazione Academy
  • Banner Editoriale Delfino
  • Banner Youtube Editoriale Delfino
  • Banner Automatiostory
  • Banner Visione Industria
  • banner-finder
  • Siemens - Banner
  • wenglor banner

CHI SIAMO

› Il progetto


› Links


› Contatti

DISCLAIMER

› Condizioni d’uso


› Privacy


› Cookie policy


› Copyright