I laboratori di NANOLAB offrono protocolli sperimentali semplici, sicuri, facilmente replicabili anche in un normale laboratorio scolastico,  permettono agli studenti di toccare con mano le proprietà della materia alla nanoscala, in un approccio didattico sperimentale, inquiry based, hands-on ed interdisciplinare. Tutti i protocolli sono stati sperimentati sul campo da studenti ed insegnanti. 

Molte attività sono quantitative e coniugano l’aspetto motivazionale dell’attività pratica con l’acquisizione di procedure e abilità 

avvertenzaE’ responsabilità di chi esegue gli esperimenti verificare e curare l’osservazione delle norme di sicurezza nello specifico contesto e per le specifiche attrezzature utilizzate.


Per scaricare alcuni materiali può essere richiesta la registrazione. La registrazione è libera, semplice, e gratuita. Serve agli autori di NANOLAB per tenere traccia della diffusione del progetto. Gli utenti registrati possono essere contattati per email in futuro per avere un feedback sull’eventuale utilizzo in ambito scolastico.

Le aree tematiche

I laboratori sono suddivisi in aree tematiche e possono essere svolti singolarmente o integrati in un percorso, approfondendo specifici aspetti dell’area tematica.

Memory metals

I metalli a memoria di forma sono esempi di smart materials, materiali che cambiano proprietà (forma, colore, ecc) in modo controllato, predeterminato e reversibile, in risposta ad uno  stimolo esterno. Prendendo spunto dallo spettacolare fenomeno della memoria di forma di una lega di Nickel e Titatio, facilmente reperibile, sottoposta a riscaldamento, in questi laboratori viene studiata la reazione del metallo a variazioni di temperatura e stress meccanico.
I risultati vengono  ricondotti al coordinamento degli atomi alla nanoscala ed alla transizione di fase austenite/martensite.
Lo studente viene così guidato a comprendere che le proprietà macroscopiche di un materiale, quali elasticità, resistenza elettrica, trasmissione del suono, nascono alla nanoscala.

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Nanoparticelle

Forma e dimensione delle nanoparticelle ne determinano le proprietà, come il colore. Per questo motivo, nanoparticelle di oro opportunamente disegnate possono essere usate in nanomedicina, per esempio nella diagnosi dei tumore.
In questi laboratori, la sintesi di nanoparticelle di oro è seguita da attività sperimentali legate alle più attuali applicazioni in nanomedicina, come la diagnostica e la terapia anticancro. Sono introdotti e trattati tramite attività pratiche anche i concetti di interazione luce-materia e spettroscopia ottica.

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Polimeri Conduttivi

Le applicazioni tecnologiche richiedono materiali conduttori sempre più leggeri, economici e versatili. Grazie alla scienza dei materiali, oggi è possibile produrre plastiche, ceramiche e vetri conduttori. Materiali polimerici compositi, per esempio, hanno applicazione come sensori di pressione integrabili nella pelle artificiale e nella robotica. Nei laboratori proposti sono messi a confronto vari tipi di polimeri, facilmente reperibili, che presentano diversi meccanismi di conduzione di corrente, dalla percolazione all’effetto tunnel quantistico.
L’analisi quantitativa della resistività di un particolare polimero permetterà di verificare direttamente e sperimentalmente un principio fondamentale della meccanica quantistica!.

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Superfici nanostrutturate – Idrofobicità ed effetto loto

Alla nanoscala si registra  una nuova gerarchia tra le forze, a causa delle piccolissime masse in gioco e dell’alta percentuale di atomi e molecole esposte alla superficie. Conseguentemente l’effetto della gravità è spesso trascurabile, mentre le forze elettromagnetiche e intermolecolari  dominano, con effetti talora inaspettati.
La manipolazione a livello atomico permette di realizzare nuovi materiali con proprietà predefinite. Ne è esempio la superidrofobicità; così sono alcuni materiali  realizzati con superfici topologicamente nanostrutturate ed impiegati in svariati campi, dalla microfluidica alle celle  solari fotovoltaiche autopulenti. Nei laboratori  è proposto lo studio dell’effetto Lotus.

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Nanotribologia e legami atomici


I gechi possono restare appesi al soffitto reggendo pesi fino oltre 10 volte quello del loro corpo: come fanno? Studiandoli potremmo capire e costruire la “ragnatela di spiderman?“: questo è il tipo di domande che si fa la biomimetica. La natura offre agli scienziati  soluzioni testate in milioni di anni, la chiave di lettura della  biomimetica è analizzarle, studiarne i principi ed applicarli un contesto ingegneristico per fare molto meglio della natura.Un esempio riguarda i meccanismi di adesione, di molti insetti ma soprattutto dei gechi, capaci di  correre su pareti e soffitti: le loro zampe sviluppano un’ enorme forza di adesione, che possono ‘spegnere” o ‘accendere’ in pochi millisecondi; non è un effetto chimico perchè non c’è presenza di colle e funziona anche sotto vuoto. Lo studio dei materiali bioispirati alle zampe del geco veicola la comprensione dello straordinario mondo delle superfici e delle interazioni, atomiche e molecolari.  E’ possibile proporre i laboratori singoli ma è disponibile anche; un percorso didattico strutturato che si presta ad un progetto  interdisciplinare quale ad esempio un’alternanza scuola lavoro realizzata all’interno dell’istituto scolastico; il percorso didattico, che abbiamo chiamato “pensare da scienziato”, che simula un’indagine scientifica complessiva e rigorosa, tutti i dettagli sono nella sezione del menù “pensare da scienziato”.

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