3. Produzione - Swiss Nano Cube

Modulo delle nozioni di base SNC
3. Produzione
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Le nanoparticelle si formano anche in natura, per esempio durante le eruzioni vulcaniche, gli incendi
boschivi o l'erosione dei granelli di sabbia. Vengono però generate anche "involontariamente", per esempio
da una sigaretta accesa o durante la combustione di diesel.
Per realizzare le nanoparticelle per scopi tecnici (nanomateriali ingegnerizzati), viene fatta distinzione tra due
differenti principi basilari:
1) Top-down: dall'alto al basso oppure dal grande al piccolo
2) Bottom-up: dal basso verso l'alto o dal piccolo al grande
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Top-down: dall'albero alla tavola (un'idea di Walter Schmid e Ruedi Bürki)
Si inizia con qualcosa di grande, lo si "tritura" fino ad a formare nanostrutture o nano-oggetti. Nella
produzione di chip, la nanostruttura viene per esempio plasmata corrodendo il materiale (fotolitografia).
Un altro esempio è la produzione di nanopigmenti cromatici per stampanti a getto d'inchiostro ad alta
risoluzione. A questo proposito i grandi grani pigmentati e le piccole sfere di ceramica vengono immessi in
un tamburo rotante. Le sfere di ceramica agiscono come delle piccole macine che triturano e frantumano i
pigmenti su scala nanometrica.
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Bottom-up: dal germoglio all'albero
Manipolando gli atomi e le molecole, con l'ausilio di microscopi a scansione tunnel, è per esempio possibile
costruire nuove strutture. Questo metodo è tuttavia estremamente lento. Per questa ragione, in questo
processo produttivo si preferisce puntare all'autorganizzazione degli atomi e delle molecole. In questo modo
si creano delle condizioni che costringono i moduli nanometrici a legarsi nella forma voluta o a depositarsi
sulla superficie.
Prendiamo come esempio la deposizione fisica in fase gassosa (in inglese:Physical Vapor Deposition PVD).
Questo processo viene adottato per rivestire lamiere, fili di ferro, vetri o plastiche. Il materiale di rivestimento
viene bombardato con un raggio laser o un fascio ionico in una camera sottovuoto, facendo evaporare il
materiale. Il vapore è quindi deviato sull'oggetto da rivestire (per esempio con l'ausilio di un campo elettrico).
Non appena le particelle di vapore entrano in contatto con tale oggetto, si depositano sulla sua superficie (in
parole povere, condensano), "spostandosi" (si diffondono), fino a trovare il posto a loro più congeniale in
termini energetici.
Il processo Bottom-up comprende anche la galvanizzazione (precipitazione elettrochimica di un metallo su
una superficie). A questo proposito gli ioni metallici vengono disciolti per essere ridotti in metallo elementare
da applicare sulla superficie da rivestire.
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