Discussione: Nanotubi

Il fututo del risparmio energetico sembra essere la nanotecnologia.
Le prospettive sembrano interessanti anche nell'ambito della creazione di nuovi materiali sempre + resistenti...

Ma è ancora presto per offrire certezze. Mi chiedevo però negli ultimi 3 anni che progressi fossero stati fatti.

Di preciso mi chiedevo a che punto era la ricerca per sfruttare i nanotubi del carbonio in ambito strutturale.
Altri usi dei nanotubi di carbonio dovrebbero essere per i processori (la AMD?!) e in fenomeni di conduzione elettrica a bassissima resistenza.

Inoltre articoli vaghi parlano di forte rischio inquinamento per la salute umana dalle nanotecnologie.

Sapete qualcosa di + su questi temi?

Saluti

Cari amici,

benvenuto a mother in questa sezione del forum!
Il tuo post e' denso di quesiti. A seconda di come evolvera' la discussione (quale tema preverra' sugli altri) sara' opportuno modificarne il titolo per non rendere il dibattito inomogeneo o irto di post fuori tema. Ci sono almeno tre

Sono d'accordo. come gia' espresso in altri post della sezione, che molte delle ricadute tecnologiche delle nanotecnologie possano interessare il risparmio energetico, l'incremento di efficienza di processi industriali, la riduzione delle emissioni inquinanti. D'altronde e' ancora presto fornire un quadro coerente della situazione, poiche' essa evolve incessantemente e non ha assunto una configurazione precisamente definibile. L'interesse nel campo e' enorme, il numero di centri di ricerca dedicati cresce esponenzialmente con il tempo. I risultati disponibili sono ancora, nella maggioranza dei casi, caratterizzati da dispersione ed eterogeneita'. Su una nuova e forse piu' estesa scala, si sta ripetendo quanto e' avvenuto con l'emergere delle microtecnologie: per assistere all'affermazione di campi di ricerca coerenti e solidamente fondati si dovettero attendere lustri.
Nondimeno, e' utile evidenziare scoperte ed idee che possono gettare luce sul futuro delle nanotecnologie. Alcune sono elencate in questa pagina, tratta dal sito www.nanotechweb.org, insieme ad una sintetica documentazione introduttiva (in formato .pdf).

L'impatto che le nanotecnologie avranno sull'ambiente e sulla salute e' oggetto di acceso ed esteso dibattito (cui desidererei dedicare una discussione specifica). L'attenzione e' inevitabilmente rivolta alle nanoparticelle ed ai nanorobot che saranno partoriti dalla tecnologia. Un punto di partenza per la discussione potrebbe essere questa pagina, tratta da www.nanoforum.org.
Riguardo le nanoparticelle, invito a non ritenerle una novita'. Ogni fenomeno di combustione (specialmente se non completa) e di attrito meccanico le produce; le sospesioni colloidali comunemente definite 'smog' ne sono purtroppo un esempio quotidiano. L'innovazione consiste nel fatto che con le nanotecnologie si potranno controllarne e prevederne le proprieta', nonche' studiarne innovative applicazioni.
I nanorobot suscitano interessi trasversali, che vanno da applicazioni di monitoraggio ambientale, alla medicina, a pure macchinazioni militari (ahime'). Un loro precursore e' la 'smart dust' (=polvere intelligente), costituita da dispositivi micrometrici dotati di capacita' sensoriali, elaborative e comunicative, organizzati in reti variamente interconnesse ed adattabili all'ambiente di lavoro (in ambito sensoristico e di telecomunicazioni, si usa di recente il termine 'wireless sensor network').
Forse lo sconcerto che simili orizzonti evocano in molte persone deriva dal cercare di stabilire quale forma di controllo efficace sulle ricadute di queste innovazioni si sara' in grado di mantenere e attivamente praticare in futuro. Naturalmente, questo sentimento accompagna in genere ogni forma di novita' tecnologica, specialmente se dotata di evidenti ricadute socio-economico-ambientali.

Auspico l'intervento di altri frequentatori del forum ferrati nelle applicazioni edili/strutturali delle nanotecnologie.

La nanoelettronica, infine, sta impiegando (o cercando di impiegare) estensivamente i nanotubi. Questi hanno delle proprieta' straordinarie per molteplici applicazioni. Limitatamente all'elettronica, e' noto che, a seconda di come i monostrati di carbonio sono avvolti per formare il cilindro internamente cavo, le loro proprieta' conduttive cambiano da quelle dei conduttori a quelle degli isolanti, passando per quelle dei semiconduttori. In particolare, in particolari condizioni i nanotubi sostengono trasmissione balistica degli elettroni, ovvero gli elettroni sono in grado di attraversarli senza subire fenomeni di scattering (cioe' senza perdite di energia e relativa dissipazine di potenza). Questo spinge le industrie ed i centri di ricerca a cercare di impiegarli per realizzare le interconnessioni tra i dispositivi elettronici, che allo stato attuale sono responsabili di una grande parte del consumo di potenza complessivo dei processori e delle limitazioni alla velocita' di elaborazione dei dati. Inoltre, sono stati realizzati transistori composti da singolo nanotubo, capaci di prestazioni interessantissime in termini di velocita' di commutazione e dissipazione di potenza.
Tra i molti problemi che impediscono ancora una estensione su larga scala della tecnologia e' la difficile riproducibilita' dei risultati, nonche' il costo legato alla produzione di vasti array di simili dispositivi.

Chiaramente, questo intervento e' lungi dall'essere esaustivo, ma spero di aver presentato spunti utili.

Un caro saluto,
Massimo

Carissimi,
Qui si accenna alla presentazione da parte di IBM del primo circuito integrato costruito intorno ad un singolo nanotubo di carbonio.

Buona lettura, in inglese.

Ciao
Mario

Cari amici,

a proposito delle proprietà meccaniche e strutturali dei nanotubi, segnalo una notizia riportata dal servizio online de Le Scienze:

Forza e dobolezza dei nanotubi
Quattro i parametri che definiscono il punto di rottura

In teoria, un nanotubo di carbonio è 100 volte più resistente dell’acciaio pur avendo un peso che è sei volte inferiore. Per fare un confronto, il Kevlar® - la fibra maggiormente usata per i giubbetti antiproiettile – è cinque volte più resistente dell’acciaio a parità di peso. Nella pratica, però, si è constatato che i nanotubi si rompono ben prima del previsto. Perché e a quali condizioni ciò avvenga non era finora chiaro. Dato che sono costituiti da singole molecole, per comprenderlo è necessario approfondire lo studio dei legami molecolari, le dinamiche atomiche e i complessi fenomeni quantistici. Il fatto che poi esistano centinaia di tipi di nanotubi, a volte dotati di caratteristiche estremamente differenti, complica ancor più le cose. Un gruppo di ricercatori della Rice University, diretti da Boris Yakobson, hanno però sviluppato un modello al calcolatore – illustrato sull’ultimo numero dei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) – che consente di tracciare una mappa della forza dei nanotubi a singola parete, calcolando la probabilità che uno di essi si rompa in base a sole quattro variabili. Si tratta dell’intensità e della durata dello sforzo, della temperatura, e del suo angolo chirale, che misura l’angolo e la direzione di arrotolamento della molecola. Quest’ultimo, seguito dalla temperatura, sembra essere il parametro maggiormente rilevante nel determinare le variazioni di resistenza.

Saluti,
Mangoo

Eccovi il link

http://www.hwupgrade.it/news/memorie/memor...alta_17051.html


PRO: rivoluzioneranno l'informatica
CONTRO: Caz..o ho appena comprato 2 PC !!!!

Ciao a tutti!
Vi segnalo una interessante notizia: nanotubi di carbonio e fullereni sarebbero stati usati per costruire celle solari a basso costo. Le prospettive, affermano i ricercatori, sono molto promettenti. Speriamo che la ricerca abbia seguito!

Mangoo

Salve,

ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute, negli Stati Uniti, hanno pubblicato sugli atti dell'Accademia Nazionale Americana di Scienze (PNAS) la realizzazione di pile ricaricabili flessibili ed ultraleggere composte per il 90% di cellulosa ed integranti quali elettrodi dei nanotubi di carbonio. Vi riporto l'articolo in italiano.

Massimo

mother,

CITAZIONE

Altri usi dei nanotubi di carbonio dovrebbero essere ....... in fenomeni di conduzione elettrica a bassissima resistenza.

Ho letto su carta che si possono realizzare conduttori elettrici per grandi distanze a bassissima resistenza. Si parla di ottenere 10.000.000 (diecimilioni) di Ampere per millimetro quadro di sezione del conduttore.
A me sembra un valore elevatissimo, superiore a quello dei conduttori superconduttivi commerciali.
Qualcuno ha qualche informazione piu' attendibile?

Ciao
Mario

Caro Mario,

stimolato dalla tua domanda al post precedente, sono andato a parlare con un collega che si occupa di trasporto elettronico in nanotubi. Le cifra che mi ha riferito sono in effetti del tutto in linea con quelle che tu riportavi.
Cio' che permetterebbe ai nanotubi di carbonio tali eccellenti performance elettriche sarebbe, come accennavo qualche post fa, l'assenza di scattering (in condizioni ideali) nel trasporto (ovvero flusso) di elettroni, che si traduce direttamente in bassissima resistenza elettrica (e dunque anche basso riscaldamento per effetto Joule; per altro i nanotubi sono anche notevoli conduttori/dissipatori di calore).
Teoricamente, i nanotubi sarebbero capaci in queste condizioni di sostenere ~10^9 A/cm^2 (esattamente quanto riportato da Mario). Questo dato sarebbe confermato da alcuni studi sperimentali in cui si e' visto che solo facendo scorrere 20 uA in un singolo nanotubo (della sezione dell'ordine di qualche nanometro quadrato, tipicamente) questo si brucia: facendo i conti si vede che la densita' di corrente massima e' proprio del valore riportato sopra. Il rame, che finora e' la punta di diamante (!) tra i conduttori usati in microelettronica, per confronto arriva a sostenere circa 10^6 A/cm^2.
Non e' dunque, apparentemente, fuori luogo l'interesse delle migliori compagnie di elettronica verso questi rotoli di carbonio!

Massimo

Ricercatori della Florida State University stanno sviluppando nuove tecniche di fabbricazione per "buckypaper" (un material basato su nanotubi di carbonio 10 volte piu' leggero del ferro ma potenzialmente 500 volte piu' resistente) che presto potrebbe diventare competitivo con i migliori materiali compositi ora disponibili.
I ricercatori della FSU hanno usato elevati campi magnetici per allineare la maggior parte dei nanotubi nella stessa direzione, aumentando la loro resistenza collettiva.
Possibili usi includono schermi anti interferenza elettromagnetica di basso peso, elettrodi per celle a combustibili, supercapacita', batterie e raffreddatori per computer. Ma lo scopo a lungo termine e' costruire aerei, automobili.

Saluti,
Massimo

Originariamente inviata da mariomaggi

mother,

CITAZIONE

Altri usi dei nanotubi di carbonio dovrebbero essere ....... in fenomeni di conduzione elettrica a bassissima resistenza.

Ho letto su carta che si possono realizzare conduttori elettrici per grandi distanze a bassissima resistenza. Si parla di ottenere 10.000.000 (diecimilioni) di Ampere per millimetro quadro di sezione del conduttore.
A me sembra un valore elevatissimo, superiore a quello dei conduttori superconduttivi commerciali.
Qualcuno ha qualche informazione piu' attendibile?

Ciao
Mario

Ciao Mario,
la bassissima resitenza di cui parli è dell'ordine del KOhm mentre nei superconduttori è dell'ordine del nOhm.
In compenso, come dicevi, c'è una differenza di 4 ordini di grandezza tra la densità di corrente dei nanotubi e quella dei SC.

Proprio in questo periodo mi sto occupando di drogare con nanotubi l'MgB2, ma non è cosa facile.

Qui puoi trovare un pò di informazioni: il file si chiama Carbon nanotube doping.

Alice Mail e Servizi
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- Password: martina


ciao

Qui invece stanno provando a fare dei pannelli solari con nanotubi:

RPI: News & Events - Solar Power Game-Changer: “Near Perfect” Absorption of Sunlight, From All Angles

Per chi avesse l'abbonamento alla rivista lo può scaricari qui:

Optics InfoBase - Realization of a near-perfect antireflection coating for silicon solar energy utilization

ciao

p.s.
scusate, sono nanorods e non di carbonio ma di SiO2 e TiO2

Altoparlanti con nanotubi

Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin Film Loudspeakers - Nano Letters (ACS Publications)

L'articolo completo è qui: Xiao

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password: martina

Ciao

An automated method has been developed to place single carbon nanotubes in precise locations in devices


Access to articles : Nature Nanotechnology Research Highlights Newsletter

L'articolo lo trovate sempre su Alice, il file si chiama Schwamb


Ciao

Altri articoli sui nanotubi.
Se qualcuno è interessato a qualche articolo in particolare me lo faccia sapere

http://pubs.acs.org/action/doSearch?...ation=40026042

ScienceDirect - Search Results: ALL("carbon nanotube")

arXiv.org Search

ISI Web of Knowledge [v.4.4] - All Databases Results

Elsevier

Ciao

Altro interessante utilizzo in prospettiva dei nanotubi:

Green Car Congress: Researchers Engineer Carbon Nanotube Scaffolds for Higher Density Hydrogen Storage

Per i non anglofili pare che si riesca ad ottenere un serbatoio in grado di immagazzinare quantità molto elevate di idrogeno molecolare a bassa pressione e bassa temperatura in una matrice reticolare di nanotubi di carbonio sottoponendo questi preventivamente a un bagno in oli che ne determinano un "rilassamento" dei legami e quindi un aumento dello spazio a disposizione per la molecola di idrogeno.
Dato che quello dell'immagazzinamento è uno dei problemi più grossi nell'utilizzo dell'idrogeno la notizia potrebbe essere molto importante in prospettiva.

Nanotubi di diossido di titanio utilizzati per sintetizzare idrocarburi simili al metano a partire da anidride carbonica e vapore acqueo, cioe' due potenti elementi che contribuiscono all'effetto serra.
[url=http://www.galileonet.it/news/11147/il-metano-si-fa-con-la-co2]Galileo :: Giornale di scienza e problemi globali