Come in tutte le discipline anche nelle nanoscienze esistono alcune idee chiave, le ‘big ideas’, che ne costituiscono il nucleo fondante, permettendo di orientarsi meglio nell’approfondimento della disciplina.
I laboratori di NANOLAB sono pensati per sperimentare direttamente quattro  ‘big ideas’, sottolineandone  in particolare il contesto educativo in cui possono essere incorporate e gli ambiti applicativi.

Per ognuna delle  ‘big ideas’ NANOLAB propone un set di laboratori coordinati. Alcuni esperimenti sono stati riuniti in percorsi didattici strutturati nella sezione Pensare da scienziato utilizzabili per una didattica per competenze (hands-on) e/o per classe capovolta: i primi esperimenti, più semplici, allenano gli studenti al problem solving ed al team working mentre quello finale rappresenta il problemi autentico proposto.

Approfondisci
S.Y.Stevens,L.M. Sutherland,J.S. Krajcik “The Big Ideas of Nanoscale Science & Engineering – A guide book for secondary teachers” NSTA press, 2009

Big idea 1: Size matters

Alla nanoscala le caratteristiche e le proprietà dei materiali cambiano con la dimensione e la forma delle particelle. Tale cambiamento può portare a nuove funzionalità, aprendo settori applicativi completamente nuovi.

> Laboratorio: Nanoparticelle

Big idea 2:  Una nuova gerarchia di forze

Alla nanoscala assistiamo ad una diversa gerarchia delle forze tra i corpi. Il rapporto esaltato tra superficie e volume rende dominanti le forze elettromagnetiche ed intermolecolari rispetto alla gravità.

> Laboratorio: Superfici nanostrutturate idrofobicità

> Laboratorio: Nanotribologia e legami atomici

Big idea 3:  Struttura e funzioni

La struttura del materiale alla nanoscala ne determina le caratteristiche e le funzioni. Progettando e modificando la struttura e la composizione dei materiali, è possibile dotarli di proprietà che possano essere cambiate in modo controllato, tramite stimoli esterni e per scopi specifici.

> Laboratorio: Memory metals

Big idea 4:  Il ruolo della meccanica quantistica


Gli oggetti di dimensione nanometrica sono al confine tra il mondo quantistico e il mondo classico. Sufficientemente piccoli da esibire un comportamento quantistico, come gli atomi, sono di fatto costituiti da migliaia o milioni di essi. Al diminuire delle dimensioni gli effetti quantistici diventano sempre più importanti. Comprendere e sfruttare tecnologicamente il comportamento quantistico della materia è uno degli obiettivi fondamentali delle nanoscienze

> Laboratorio: Polimeri conduttivi

Big idea 5:  Vedere e maneggiare nanomondi

E’ solo grazie allo sviluppo della strumentazione di analisi, misura e manipolazione che oggi possiamo maneggiare gli atomi ad uno ad uno  come  prefigurava Richard Feynman nel 1959.  La microscopia, ottica ed elettronica, i microscopi a forza atomica, le  pinze ottiche sono solo alcuni degli strumenti della creazione di un mondo straordinario  in  cui gli atomi diventano i mattoncini con cui costruiamo i materiali di domani. 

> Laboratorio: un’ottica differente