martedì 31 dicembre 2013

Nanotechnology documentary

The Strange World of Nanoscience 
(approfondimento della fase formativa
consigliato dal team di ScienzAttiva.eu) 

Where and what is nano? How will it shape our future? Nanoscience is the study of phenomena and manipulation of materials at the nanoscale, where properties differ significantly from those at a larger scale. The strange world of Nanoscience - it can take you into atoms and beyond the stars. The nanoscale ranges from 100 nanometres down to the atomic level, where a nanometre is a millionth part of a millimetre. Manipulating shape and size at nanometre scale, nanotechnologists are producing a wide variety of applications that take profit of the properties that this scale offers. Nowadays, thousands of researchers around the world are investigating the new contributions that NT can bring us by designing, characterizing and producing new structures, devices and systems. This film was produced and directed by Tom Mustill for the NANOYOU Project (nanoyou.eu) as a resource for young people, teachers and anyone interested to get a quick introduction to Nanoscience. It is mainly shot at and with the assistance of the Nanoscience Centre at the University of Cambridge and features researchers involved in exploring the world of Nano.

Dov'è e che cos'è Nano? Come formerà il nostro futuro? La nanoscienza è lo studio dei fenomeni e della manipolazione della materia alla nanoscala, dove le proprietà differiscono in modo significativo da quelle della scala più grande. "Lo strano mondo della nanoscienza" ti può portare all'interno degli atomi e oltre le stelle. La nanoscala va da 100 nanometri fino al livello atomico, dove un nanometro è la milionesima parte di un millimetro. Manipolando la forma e le dimensioni su scala nanometrica, i nanotecnologi stanno producendo una vasta gamma di applicazioni che acquisiscono profitto dalle proprietà che questa scala offre. Oggi, migliaia di ricercatori di tutto il mondo stanno indagando i nuovi contributi che la NanoTecnologia ci può portare attraverso la progettazione, la caratterizzazione e la produzione di nuove strutture, dispositivi e sistemi. Questo film è stato prodotto e diretto da Tom Mustill per il progetto NANOYOU (nanoyou.eu) come una risorsa per i giovani, insegnanti e chiunque sia interessato ad ottenere una rapida introduzione alla nanoscienza. Il video è stato lanciato con l'assistenza del Centro di nanoscienze presso l'Università di Cambridge e dispone di ricercatori coinvolti nell' esplorazione del mondo di Nano.


(http://topdocumentaryfilms.com/strange-world-nanoscience/) 

Che cosa significa "nano"? La barba di un uomo cresce di 5 nanometri al secondo, il nanometro  è molto, molto piccolo. Nonostante la dimensione sia molto piccola, le conseguenze di ciò che accade alla scala nanometrica sono visibili ad occhio nudo: danno al tramonto il colore rosso, aiutano gli uccelli a nuotare, permettono ai gechi di stare attaccati agli alberi. Recentemente l'uomo ha imparato a vedere la materia alle nanoscale. L'uomo cerca sempre di dare una spiegazione alle cose.

Vengono fatti alcuni esempio di oggetti e delle loro dimensioni (come nel programma "The scale of universe"). 

Per fare delle misure alle nanoscale si usano dei particolari microscopi elettronici (STM = miscoscopio a scansione a effetto tunnel). Guardiamo una moneta ed una mosca con questo microscopio. Sulla moneta si riesce a vedere una lettera Z.  Se osserviamo le ali della mosca, si vedono dei filamenti, come se fossero dei capelli che sporgono, lo spessore di questi "capelli" è di 600-700 nm di diametro. Usando questi microscopi si vedono delle cose sensazionali, mai osservate prima.

Ma il mondo "nano" non ha solo uno strano aspetto visivo, si comporta anche in modo diverso dal normale. Una ragione per cui a queste dimensioni la materia si comporta in modo strano è l'aumento smisurato della superficie esterna delle particelle. Se per esmpio si prende un cubo e si misura la sua superficie, questa sarà 6 volte una faccia. La superficie del cubo è l'area tramite la quale l'oggetto interagisce con ciò che c'è intorno. Se lo stesso cubo viene diviso in 8 cubetti più piccoli, allora l'area totale raddoppia. Se continuiamo a fare la stessa cosa, suddividendo ciscun cubo in cubetti sempre più piccoli, possiamo ottenere una superficie esterna totale immensa. Più superficie vuol dire più interazione con l'esterno (questo è importantissimo nelle reazioni chimiche, per esempio nelle combustioni, in cui la particelle devono reagire con l'ossigeno dell'aria). Lo zucchero a velo si scioglie molto più velocemente dello zucchero cristallino. Una barra di alluminio non risulta molto reattiva, ma le nano particelle di alluminio sono talmente reattive che vengono usate nel carburante dei razzi (propellenti solidi come per esempio "a doppia base" o "compositi"). La farina non brucia facilmente, ma se viene soffiata all'interno di una scatola dove è accesa una candela, allora si infiamma subito e molto violentemente.

Anche la luce si comporta in modo differente alle nanoscale. La luce bianca contiene tutti colori. Quando le particelle di una sostanza sono veramente piccole, fanno rimbalzare (riflettono) solo alcuni colori. Per esempio le particelle d'oro, più sono piccole e più riflettono colori che vanno dal verde, al blù, al viola, fino a non riflettere più nulla. Queste strane proprietà della luce possono essere molto utili.

Benvenuti nel mondo nanoscopico naturale! Come mai gli scarabei e le farfalle hanno colori così iridescenti? Se prendiamo le ali di una farfalla e le osserviamo al miscosopio, vediamo migliaia di piccole scaglie, ciascuna di queste è colorata, è fatta di una struttura che riflette bene il blù, ma se sostituiamo l'aria con un liquido, allora la struttura cambia e vediamo l'ala della farfalla diventare verde, fino a che il liquido non sarà evaporato e allora tornerà blù.

La luce ha impiegato 3,8 miliardi di anni per scoprire come usare le nanoscale. Ora possiamo capire i segreti della natura e possiamo utilizzarli per scopi utili.
Molte piante tropicali hanno le foglie fatte in modo che l'acqua scivoli via, se le osserviamo alle nanoscale, vediamo tante piccole strutture che impediscono all'acqua di penetrare. Copiando queste strutture, possiamo rendere le superfici idrorepellenti, su lacune nemmeno il miele rimane attaccato.

Le formiche hanno le zampe fatte in modo che possono stare a testa in giù e trasportare oggetti che pesano centinaia di volte più del loro peso senza cadere. le zampe hanno delle piccole placche che impediscono loro di cadere. Ingando su questi fenomeni ora possiamo costruire superfici su cui gli insetti non possono stare. Le piante carnivore mangiano gli insetti, ma non funzionano se il loro bordo non è adeguatamente ricoperto di acqua. Per verificare che il borso della pianta carnivora diventa più scivoloso, viene aggiunta dell'acqua: il borso della pianta è fatto di piccolissime scanalature che hanno affinità per l'acqua, se la pianta viene bagnata l'acqua penetra nelle scanalature che diventano scivolose e così la pinta può "mangiarsi" le formiche.

Le superfici idrofobe sono molto utili, ma in particolare per un certo tipo di filtraggi dell'acqua. Tramite questi filtri possiamo filtrare anche le più piccole particelle di sporco, in questo modo l'acqua che si beve è assolutamente pulita. E' possibile così bere anche acqua molto sporca!

Guardare nel mondo naturale è veramente una grande idea per capire ciò che possiamo fare per noi, ma con le nanotecnologie possiamo creare cose che nemmeno la natura ha provato a creare.

Alle nanoscale gli atomi si combinano in forme particolari e strane, le particelle si uniscono formando nuove strutture e si autorganizzano. Gli scienziati hanno fatto esperimenti in diverse condizioni per verificare che tipi di nuove strutture  possono creare. I risultati sono stupefacenti!

Vediamo degli esempi di strutture ottenute in diverse condizioni. Per esempio una è fatta di particelle a punta che ricordano la Tour Eiffel, poi si vedono degli esagoni, dei cristalli a pancake, dei fiori. Tutte queste nuove strutture hanno proprietà diverse. Presto cambieranno il mondo in cui viviamo, per esempio con i pannelli solari, ci saranno batterie sempre più piccole per i dispositivi elettronici, diventeranno quasi invisibili.

I materiali che usiamo hanno dei limiti se vengono spinti oltre le loro possibilità, si rompono. L'elettronica usa il silicio che non è flessibile, ma gli scienziati stanno cercando di renderlo flessibile. Mettendo un sottile strato di oro sulla gomma e piegando questo materiale, si nota che lo strato di oro non si spezza. Questo avviene perchè lo strato di oro nanoscopico forma delle crepe e grazie a queste crepe è possibile tirarlo ovvero diventa flessibile. Questo significa che un giorno potremo prendere il nostro cellulare e piegarlo come un braccialetto senza romperlo. Usando i nuovi materiali potremo rendere le case più solide, le macchine più resistenti e vivere più sicuri.

La ricerca medica sta già usando le nanoparticelle per somministrare le medicine, per combattere i tumori. "Sono un neurochirurgo, noi vorremmo che vi fossero delle particelle in grado di identificare e dire quanto grande è una cellula tumorale". Nel futuro  la nanomedicina controllerà il nostro organismo e preverrà da sola le infezioni e le malattie.

Osserviamo il microscopio a scansione ad effetto tunnel. All'interno è più vuoto dello spazio. Si vedono atomi di carbonio. Ogni punto è un atomo e ci sono spazi tra atomo ed atomo. Queste sono le cose più piccole che si possano vedere.
Se si ascolta attentamente, è possibile sentire gli atomi (fruscio).
Quest'anno la ricerca è riuscita a vedere per la prima volta la struttura di una singola molecola. Questa è l'immagine più dettagliata che abbiamo mai visto.

Non solo il microscopio STM acquisisce immagini, ma anche muove gli oggetti. In pratica cambia la posizione degli atomi uno alla volta. Possiamo usare il microscopio per scegliere un atomo sulla superficie e spostarlo, fare ciò con tutti gli atomi che vogliamo e costruire una nuova struttura. Così, tramite la nanotecnologia, cambiamo le proprietà della materia atomo per atomo, modificando la struttura.

Nella storia abbiamo costruito macchine sempre più piccole, ora gli scienziati cercano il modo per costruire macchine alla scala più piccola possibile usando gli atomi come mattoni. Alcuni ricercatori credono che possiamo costruire macchine molecolari che possono fare ciò che vogliamo. Se questo accadrà, le nostre vite saranno rivoluzionate.

Sappiamo che le macchine molecolari possono funzionare perchè sono in ogni cellula del nostro corpo. Lavorano in ogni momento, trasformano il cibo in energia, generano calore, formano nuove cellule. Noi siamo un esempio magistrale di nanotecnologia molecolare.

Immaginate un piccolo impianto che può comunicare direttamente con il cervello e fa le stesse cose di un cellulare, potete pensare di comunicare con una persona che si trova a molti chilometri di distanza. la connessione potrebbe essere semplicemnte "pensata" e consentirebbe di parlare, di vedere e di sentire le stesse emozioni della persona connessa. Potremmo essere profondamente connessi tra di noi e con il mondo che ci circonda.

Queste sembrano cose da fantascienza, ma provate a pensare a quanto il mondo sta cambiando. Una persona nata nel 1930 non avrebbe mai pensato che ogni giorno migliaia di persone volano a bordo degli aerei, che l'uomo avrebbe camminato sulla luna e che noi oggi guardiamo questo video attraverso una cosa chiamata Internet.

Spero che tutto questo abbia dato l'idea di un mondo che è sempre intorno a noi ma che abbiamo appena iniziato ad esplorare. Molta gente pensa che l'era che sta per arrivare sarà quella del "nano" e tu sari quello che la esplorerà e ciò che la tua generazione scoprirà sarà probabilmente il più grande salto tecnologico che ci potrà portare dentro latomo e oltre le stelle!
Buona fortuna!


martedì 17 dicembre 2013

Nanotecnologia: il nitinol

Il nitinol

L'intermetallo Ni-Ti, anche detto Nitinol (Nichel Titanium Naval Ordinance Laboratory), è una lega di nichel e titanio con una percentuale atomica approssimativamente uguale dei due elementi. Esso presenta una deformazione recuperata pari a circa 8.5%, non è magnetico, ha una ottima resistenza a corrosione e buona duttilità. È inoltre un materiale dotato di buona biocompatibilità. 
Queste caratteristiche, unite alla sua super elasticità,  lo rendono adatto per una serie di applicazioni nelle quali può agire da attuatore recuperando la sua forma originale, oppure esercitare forze, anche grandi, sulle strutture a cui è vincolato. Viene utilizzato ad esempio nella realizzazione di termostati per caffettiere, accoppiamenti di condotti idraulici, montature per occhiali, e nel comparto biomedico per stent vascolari, fili per archi ortodontici, strumenti chirurgici flessibili. Per sfruttare la sua proprietà di memoria di forma, si deve far attenzione alla temperatura di esercizio della specifica applicazione.





mercoledì 11 dicembre 2013

Corso Digital Teacher - 11 dicembre 2013

NUOVI  STRUMENTI  PER  IL  WEB

1) Lezioni a partire dai video: EDpuzzle 
 




2) Thinglink: lezioni a partire da una singola immagine





3) La tavola periodica tramite video: Periodic Videos


4) Mappe mentali


The following mind map was just saved at text2mindmap.com:
text2mindmap.com/v9opQ3

A view-only version of the mind map is available here:
text2mindmap.com/M5tsqv





5) Blendspace
  
The following lesson has been created inside Blendspace:

Lavoisier law

6) Tiki-toki

Create a timeline by tiki-toki:

Digital teacher course timeline