Curiosità….Storiche sulla Nanoparticella

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Sebbene le nanoparticelle siano in genere considerate un’invenzione della scienza moderna, in effetti esse hanno una storia piuttosto lunga. Le nanoparticelle venivano utilizzate dagli artigiani già nel IX secolo in Mesopotamia per generare un effetto scintillante sulla superficie del vasellame.

La ceramica medievale e rinascimentale spesso conserva un caratteristico scintillio metallico colorato in oro o rame. Questo fenomeno è causato da una pellicola metallica applicata sulla superficie trasparente di una vetrinatura (tecnica del lustro). Il lustro può essere ancora visibile se la pellicola ha resistito all’ossidazione e ad altri degradi atmosferici.

Il lustro scaturiva dalla pellicola stessa, contenente nanoparticelle di argento e rame disperse in modo omogeneo nella matrice vetrosa della superficie di ceramica. Queste nanoparticelle venivano create dagli artigiani mescolando sali di rame eArgento con ossidi, con l’aggiunta di aceto, ocra e argilla, sulla superficie della ceramica precedentemente smaltata. L’oggetto veniva allora posto in un forno e riscaldato alla temperatura di circa 600 °C in un ambiente di ossido-riduzione.

Con il calore lo strato di vernice si assottigliava, provocando la migrazione degli ioni di rame e argento verso gli strati esterni della superficie, il cui ambiente di ossido-riduzione riduceva gli ioni di nuovo in metalli che insieme venivano a formare le nanoparticelle che davano l’effetto ottico e il colore.

La tecnica del lustro dimostra che gli antichi artigiani avevano una conoscenza sofisticata piuttosto empirica dei materiali. La tecnica era originaria del mondo islamico. Dato che i musulmani non permettevano l’utilizzo di oro nelle raffigurazioni artistiche, avevano trovato un modo di creare un effetto simile senza usare l’oro. La soluzione che adottarono fu appunto l’utilizzo della tecnica del lustro.

Michael Faraday fornisce la prima descrizione, in termini scientifici, delle proprietà ottiche dei metalli su scala-nanometrica nel suo saggio classico del 1857. In un successivo studio, l’autore (Turner) pone in rilievo che: “è bene sapere che quando foglie sottili di oro o argento sono stese sopra il vetro e riscaldate a una temperatura ben al di sotto del calor rosso (~500 °C), ha luogo un notevole mutamento delle proprietà, per cui la continuità della pellicola metallica viene distrutta. Il risultato è che la luce bianca viene adesso liberamente trasmessa, la riflessione è allo stesso tempo diminuita, mentre la resistività elettrica è aumentata enormemente”.

La Nanoparticella

Nanoparticella

Immagini al microscopio elettronico TEM (a, b, e c) di particelle di silice mesoporosa con diametro esterno medio: (a) 20nm, (b) 45nm, e (c) 80nm. Immagine (d) dal microscopio elettronico SEM corrispondente a (b). Gli inserti ad alto ingrandimento sono di una particella di silice mesoporosa.

Con il termine nanoparticella si identificano normalmente delle particelle formate da aggregati atomici o molecolari con un diametro compreso indicativamente fra 1 e 100 nm.

Per dare un’idea dell’ordine di grandezza, le celle elementari dei cristalli hanno lunghezze dell’ordine di un nanometro; la doppia elica del DNA ha un diametro di circa 2 nm. La comunità scientifica non ha ancora determinato una misura univoca: possono essere definite misure diverse a seconda se l’approccio è dal punto di vista chimico, fisico, o della biologia molecolare o anatomia patologica.

La dimensione minima è quella della molecola oggetto di studio o valutazione.

Il termine è utilizzato correntemente per indicare nanoaggregati, cioè aggregati molecolari o atomici, con interessanti proprietà chimico-fisiche, che possono essere anche prodotti e utilizzati nelle nanotecnologie.

In nanotecnologia, una particella è definita come un piccolo oggetto che si comporta come un’unità intera in termini di suo trasporto e proprietà. Essa viene ulteriormente classificata secondo la dimensione: in termini di diametro, le particelle sottili coprono un campo che va dai 100 ai 2500 nanometri, mentre le particelle ultrasottili, d’altra parte, vengono classificate tra 1 e 100 nanometri. Le nanoparticelle, in modo simile alle particelle ultrasottili, vengono misurate tra 1 e 100 nanometri. Le nanoparticelle possono o non possono mostrare proprietà relative alle dimensioni diversificate significativamente da quelle osservate nelle particelle sottili o nei materiali massicci.Sebbene la grandezza della maggior parte delle molecole rientri in quanto sopra accennato, le singole molecole di solito non vengono classificate come nanoparticelle.

I nanocluster possiedono almeno una dimensione compresa fra 1 e 10 nanometri e una stretta distribuzione dimensionale. Le nanopolveri sono agglomerati di particelle ultrasottili, nanoparticelle, o nanocluster.

I nanocristalli della dimensione del nanometro, o le particelle ultrasottili a singolo dominio (single-domain), vengono spesso riferite come nanoparticelle nanocristalline. La ricerca sulle nanoparticelle è attualmente un’area di intenso interesse scientifico dovuto alla vasta varietà di applicazioni potenziali nei campi della biomedicina, ottica ed elettronica.

Negli Stati Uniti, la National Nanotechnology Initiative ha elargito un generoso finanziamento pubblico per la ricerca sulle nanoparticelle.