Page 29 - SymbolsUnimore_n4

Materiali funzionali micro e nanostrutturati

Affrontare le grandi sfide del futuro partendo dal piccolo

Nella tavola periodica di Mendeleev gli ele- inerte dal punto di vista chimico. Se però con-
menti atomici sono spesso colorati in modo sideriamo una particella del diametro di pochi
diverso in base alle loro proprietà fisiche e chi- nanometri, essa acquista proprietà catalitiche,
miche. Si distinguono per esempio i metalli, favorendo cioè certe reazioni chimiche (come
come l’argento e il rame, dai non metalli, come la trasformazione di O2 e CO in CO2) in modo
l’azoto, l’ossigeno o il fluoro. particolarmente efficiente.
In realtà la situazione è molto più complessa La capacità di combinare materiali diversi gio-
e interessante di così: le proprietà dei mate- cando con la loro struttura e con le loro dimen-
riali non dipendono solo dal tipo di atomi che sioni apre la strada alla realizzazione di materia-
li compongono (cioè dalla loro formula chi- li avanzati con proprietà innovative, i cosiddetti
mica), ma anche da come questi sono disposti materiali funzionali. La loro realizzazione
nello spazio, cioè dalla loro struttura. Sia il – ovviamente non tutti i sistemi sono stabili in
diamante sia la grafite sono costituiti da atomi natura e non tutte le combinazioni sono possibili
di carbonio, ma mentre la grafite è nera, facil- – rappresenta una delle sfide più interessanti e
mente sfaldabile e buona conduttrice di elet- importanti della attuale ricerca scientifica, a ca-
tricità, il diamante è trasparente, durissimo, vallo fra fisica, chimica e ingegneria.
fragile ed isolante elettrico! I laboratori SESAMO, coordinati da Roberto
La questione non finisce qui: suddividendo i Biagi, Sergio D’Addato e Valentina De Renzi
materiali in porzioni di dimensioni inferiori a in stretta collaborazione con i ricercatori dell’I-
qualche centinaio di nanometri, raggiungendo stituto Nanoscienze del CNR, si occupano di
cioè la nanoscala, possiamo osservare pro- crescere, studiare e migliorare materiali nano-
prietà completamente nuove. Pensiamo all’o- strutturati innovativi. lizzo delle spettroscopie, sia on campus, sia
ro: fin dall’antichità è considerato prezioso Il SESAMO ha una consolidata tradizione, che presso i laboratori internazionali di Luce di
perché non si ossida, è cioè sostanzialmente risale ai primi anni ’80, nello sviluppo e uti- Sincrotrone e, più di recente, presso il Laser a
elettroni liberi FERMI di Trieste. Le spettro-
scopie utilizzano fasci di luce o di elettroni per
interrogare la materia: analizzarne la risposta,
Il Laboratorio Sup&RMAN interessante è quello dell’Additive Manu- cioè il modo con cui la materia interagisce con
e il progetto RIMMEL facturing, meglio nota come stampa 3D. questi fasci e li modifica, permette di spiegare i
Negli ultimi anni questo settore di ricerca
ha avuto uno sviluppo esponenziale, gra- meccanismi alla base delle nuove funzionalità.
Il laboratorio Sup&RMAN – ci spiega Ser- zie alla capacità di realizzare geometrie Qualche esempio delle ricerche più recenti:
gio Valeri – affronta il problema energetico complesse, alla velocità di produzione Al SESAMO si crescono e caratterizzano i co-
da un altro punto di vista, quello dell’attrito ed all'efficienza nell'uso dei materiali. In
e dell’usura nel settore della meccanica questo ambito, Il progetto RIMMEL – di siddetti nanoribbon di grafene, ovvero nastri di
avanzata. Ricoprire le superfici di utensili cui SUP&RMAN è uno degli attori princi- carbonio della larghezza di pochi nanometri e lo
e parti meccaniche con strati di materiali pali all’interno di un consorzio guidato dal spessore di un singolo strato atomico, che ven-
autolubrificanti e/o ultraduri, e modificarne CNR Nano – mira a sviluppare nuove tec- gono utilizzati nell’ambito della nanoelettronica.
opportunamente la morfologia superficiale nologie di fabbricazione e metodologie di
permette di ridurne drasticamente attrito, caratterizzazione di rivestimenti per com- Applicazioni in ambito energetico riguardano
usura e corrosione prolungando la vita ponenti meccanici stampati mediante Ad- invece lo sviluppo di materiali ottenuti com-
media delle apparecchiature, contribuen- ditive Manufacturing, per migliorarne non binando nanoparticelle metalliche con ossidi
do così al risparmio energetico. Come solo le proprietà meccaniche, ma anche riducibili, con applicazioni ai processi fotoca-
racconta Alberto Rota, un esempio molto quelle di attrito, usura e tribocorrosione.
talitici e nello sviluppo di celle a combustibile.

29