Un salto dentro la Materia

Quando parliamo di un oggetto pensiamo subito a definirne proprietà come durezza, colore e peso, dando per scontato che la superficie sia solamente la parte che lo delimita. Scopriamo insieme come come i primi strati della materia nascondono una ricchezza scientifica difficilmente immaginabile. Un percorso tra facce, spigoli, vertici per approfondire concetti come materiali a due, una e zero dimensioni e le loro possibili applicazioni.

I materiali magnetici da sempre accompagnano l’uomo nel suo percorso di conoscenza del mondo permettendogli, già dall’antichità, la navigazione per terra e per mare (bussola); gli stessi materiali, modulati sulla nanoscala, rivestono tutt’oggi un ruolo fondamentale nello sviluppo di tecnologie sempre più avanzate nel campo dei dispositivi elettronici ma anche della biomedicina.

La lezione si propone come un vero e proprio percorso didattico, in cui i ragazzi vengono guidati alla scoperta del mondo dei nano-materiali magnetici. In particolare, alla prima lezione di carattere generale sulle nanotecnologie, ne seguirà una finalizzata a fornire ai ragazzi le conoscenze fisiche di base necessarie per la comprensione del magnetismo e dei fenomeni ad esso legati. L’ultima lezione, completamente dedicata agli aspetti applicativi, permetterà infine di comprendere in che modo i principi della fisica del magnetismo si applicano nel nanomondo, permettendo lo sviluppo di nuovi materiali caratterizzati da peculiari proprietà.

Il carbonio è uno degli elementi più abbondanti sulla terra, è la base della chimica organica e si trova in tutte le forme di vita organica. Possiede l' interessante caratteristica di essere in grado di legarsi con sé stesso e con una vasta gamma di elementi, producendo più di 10 milioni di composti. Inoltre, è presente allo stato naturale in diverse forse, chiamate allotropiche, ognuna con spettacolari proprietà particolari, che rendono quindi l’elemento carbonio un materiale versatile per diversi utilizzi ed applicazioni.

Dal diamante alla grafite, passando per i fullereni, i nano tubi di carbonio, il diamond-like carbon, fino ad arrivare alle nuove frontiere tecnologiche aperte dagli studi sul grafene, esploreremo le infinite possibilità di applicazione di questo semplice eppure indispensabile elemento chimico.

L’incredibile capacità dei gechi di aderire ad ogni tipo di superficie o l’abilità di alcuni insetti di “camminare” sull’acqua sono solo alcuni esempi di proprietà superficiali , quali tensione superficiale, bagnabilità o rugosità. La scienza studia questi fenomeni naturali per capire i meccanismi chimico-fisici che vi sono alla base e quindi mettere a punto delle tecniche per modificare la superficie del materiale, in modo da variare opportunamente le proprietà superficiali e creare materiali con proprietà nuove. Scopo dell'esperienza sarà illustrare le principali proprietà superficiali di un materiale e osservare, mediante alcuni esempi pratici, come è possibile modificare tali proprietà mediante dei trattamenti specifici.

Le vicende che hanno portato alla scoperta o all'utilizzo innovativo degli elementi chimici hanno sempre riservato sorprese: da chi voleva rilevare le particelle subnucleari con la birra a chi ha fatto scoperte epocali dormendo. Raccontare queste storie fa capire come il percorsi per diventare grandi scopritori possano essere davvero molteplici, ma anche come la chimica sia in realtà molto, molto divertente.