Background reading – Nanoparticelle

Background reading – Nanoparticelle
Una nanoparticella secondo la definizione comune ha dimensioni tra 1 e 100 nm .
Ridurre la dimensione di un oggetto a scala nanometrica può modificare le sue proprietà sia
fisiche che chimiche.
Nel nostro esperimento ci concentreremo sul colore.
Provate ad immaginare un mondo in cui il colore di una palla
è determinato dalla sua dimensione anziché dal materiale di
cui è costituita. Una palla da basket inizialmente sgonfia
vi potrebbe apparire rossa ma pompandogli dentro aria man mano
che si gonfia e diventa sempre più grande e più sferica, il suo
colore cambierebbe da blu a verde,giallo ed infine rosso.
Sembra davvero poco plausibile, ma è quello che può accadere alla
nanoscala. Per alcuni tipi di nanoparticelle il colore dipende dalla
dimensione.
Nella figura si può vedere che l'oro alla nanoscala non mantiene il colore che ci aspetteremmo. La fiala di sinistra contiene
colloide d'oro con nanoparticelle di diametro 3-30 nm : il colore appare rosso rubino. All'estremo opposto il colore violetto è
caratteristico di particelle d'oro con diametro di centinaia di nanometri. La dimensione delle particelle d'oro aumenta
progressivamente da sinistra verso destra.; nelle fiale e' possibile apprezzare la corrispondente variazione di colore.
Soluzioni, colloidi sospensioni (http://it.wikipedia.org/wiki/Colloide)
Si deposita?
Effetto Tyndall
Dimensioni D
Soluzione
no
no
D < 1 nm
Colloide
no *
si
1< D <1000 nm
Sospensione
si
si
D> 1000 nm
*I colloidi si distinguono dalle altre sospensioni per le dimensioni ridotte delle particelle che non si separano dalla fase continua a
causa della gravità, cioè non si depositano né salgono a galla.
Un colloide è una sostanza che si trova in uno stato finemente disperso, intermedio tra la soluzione
omogenea e la dispersione eterogenea. Cioè consiste di una sostanza di dimensioni
microscopiche (diametro da 1 nm a 1 µm) dispersa in una fase continua.
La differenza con le soluzioni consiste nel fatto che queste ultime sono sistemi omogenei
contenenti ioni o molecole di soluto disperse in un solvente libere di muoversi le une rispetto alle
altre. Esse risultano inoltre limpide. I sistemi colloidali, invece, si presentano torbidi.
Molte sostanze a noi familiari sono colloidi: ad esempio gelatina, maionese, nebbia ,fumo.
Una delle proprietà caratteristiche che serve a distinguere i sistemi colloidali dalle soluzioni vere e
che utilizzeremo nel nostro esperimento è l'effetto Tyndall: quando un raggio di luce attraversa un
liquido puro o una soluzione vera il suo percorso non è visibile lateralmente perché le particelle in
soluzione sono troppo piccole per diffondere la luce. Nei sistemi colloidali invece le dimensioni
delle particelle sono in grado di diffonderla, per cui il suo percorso è visibile lateralmente .
Sintesi dell'oro colloidale per riduzione tramite citrato
Quello proposto nel laboratorio è uno dei modi più semplici di sintetizzare nanoparticelle d'oro.
Si tratta della riduzione dell'acido tetracloroaurico (HAuCl4 ) con trisodio citrato (Na3C6H5O7).
Fu proposto da J. Turkevich nel 1951 e permette di ottenere nanoparticelle con diametro tra i 10
ed i 20 nanometri.
Il citrato agisce come agente riduttore e stabilizzatore. Le nanoparticelle d'oro infatti rimangono
sospese nell'acqua e non coagulano.
Inizialmente si dissolvono piccole dosi di HAuCl 4 in acqua distillata: la soluzione acquosa è colore
giallo pallido. Si porta poi il tutto quasi ad ebollizione. Successivamente viene aggiunto un piccolo
volume di trisodio citrato e in pochi secondi il colore del liquido diventa bluastro, dopo pochi
minuti in cui si continua il riscaldamento mantenendo una veloce agitazione esso assume colore
viola ed infine rosso rubino.
Le particelle possono successivamente essere funzionalizzate con vari leganti organici in modo da
ottenere particelle ibride organiche-inorganiche con funzionalità avanzate.
Cosa è successo?
Inizialmente si ha l'ossidazione del citrato in acido 3oxopentanoico. Segue la riduzione degli ioni
(Au3+) ad atomi di oro neutro (Au +). Col crescere della
concentrazione di questi atomi d'oro la soluzione diventa
sovrasatura, e l'oro inizia gradualmente a precipitare
formando particelle di dimensione sub-nanometrica. Gli
atomi di oro che continuano a formarsi si attaccano alle
particelle già esistenti; se la soluzione è agitata in modo
sufficientemente vigoroso le particelle risulteranno di
dimensioni abbastanza uniformi.
Schema + immagini al icroscopio elettronico .
Recentemente si sono avute ulteriori
informazioni sullo sviluppo delle
nanoparticelle sferiche d'oro durante la
reazione di Turkevich. Si è osservata una
fase intermedia costituita da una estesa
rete di nanofili di oro. Sono proprio questi i
responsabili della colorazione scura (blu e poi violetto) che assume la soluzione prima di diventare
rosso rubino. Val la pena di far osservare agli studenti che le particelle d'oro non si sono fuse
insieme ma rimangono sfere separate che aderiscono l'una all'altra.
La dimensione delle nanoparticelle è funzione della concentrazione relativa delle due soluzioni
reagenti. Variando tali concentrazioni si possono variare le dimensioni in un range tra i 10 ed i 100
nm. Per ottenere particelle più grandi si deve aggiungere meno citrato di sodio (scendendo anche
allo 0,05%,ma non oltre perché non ci sarebbe abbastanza citrato per ridurre l'oro). Riducendo la
quantità di citrato di sodio si riduce infatti la quantità di ioni citrato disponibili per stabilizzare le
particelle, e quindi le particelle più piccole si aggregano in particelle più grandi.
N.B. In[3] slide 11 è riportato “Portate a bollore 50 mL di soluzione 2.5×10-4 M di acido cloroaurico. Aggiungete continuando a
mescolare tra gli 0.16 ed i 1.0 mL di soluzione 34 mM di sodio citrato. Questa procedura permette di sintetizzare particelle di
dimensioni dai 147 nm (0.16 mL) fino a 16 nm (1.0 mL)”.
Perchè si usa l'oro? Per quanto riguarda il colore i cambiamenti più evidenti e spettacolari si hanno
nelle nanoparticelle di metalli nobili quali rame, oro, argento, in particolare gli ultimi due.
Si è scelto di lavorare con l'oro perchè: a) si riesce più facilmente a ottenere una distribuzione più
stretta delle dimensioni delle nanoparticelle ed è quindi possibile produrre una gamma maggiore
di colori diversi e ben definiti; b) una soluzione d' argento è più reattiva e più tossica e necessita di
una maggior attenzione in fase di smaltimento. Per altro il procedimento di sintesi del nanoargento
è lo stesso dell'oro (vedi più avanti).Tuttavia, per il motivo indicato, si consiglia alle scuole che
hanno già attivo un programma di smaltimento dei rifiuti chimici di laboratorio.
Parlando d'oro e delle diverse proprietà che presentano i materiali alla nano scala rispetto ai
materiali bulk, ricordiamo tra l'altro che cambia decisamente la temperatura di fusione (~300 °C
per dimensioni attorno ai 2.5 nm contro i 1064 °C dell'oro bulk). Anche nell'assorbimento della
radiazione solare all'interno delle celle fotovoltaiche i materiali composti di nanoparticelle
appaiono molto più efficienti di film sottili continui dello stesso materiale: minori sono le
dimensioni di tali nanoparticelle, maggiore è l'assorbimento.[11]
Il Colore
Supponendo di avere una fonte di illuminazione costante, il colore della maggior parte dei
materiali dipende dalla loro composizione. Più specificatamente da quegli atomi o molecole che
assorbono parte della luce. Noi vediamo la luce che non è assorbita, cioè la luce che è riflessa,
trasmessa o diffusa.
Più raramente il colore dipende non dai pigmenti ma dalla
struttura. Patterns superficiali alla micro o nanoscala che
provocano interferenza tra la luce incidente e riflessa
causano colori diversi. Esempi di colori strutturali sono quelli
delle bolle di sapone, di alcune piante come la Selaginella
Willdenowii (vedi fig.), per non parlare di alcune piume,
corazze di coleottero, ali di farfalle.
Nel nostro esperimento abbiamo a che fare con il primo
caso, ovvero con l' assorbimento della luce. La luce è
assorbita dagli elettroni atomici esterni. Questi elettroni
vibrano ad una frequenza caratteristica detta frequenza naturale.
Quando la luce bianca, che è una combinazione di tutte le frequenze della luce visibile, colpisce un
certo materiale, esso assorbe le frequenze che coincidono con le frequenze naturali degli elettroni
al suo interno. Diversi tipi di atomo assorbono diverse frequenze.
I colori degli oggetti sono dovuti alle frequenze luminose riflesse dagli oggetti, cioè le frequenze
non assorbite. Ad esempio oggetti d'oro alla macro o microscala assorbono il blu e le frequenze
adiacenti: le frequenze rimanenti si sommano e di conseguenza
gli oggetti ci appaiono gialli.
Quando vengono assorbite solo le frequenze dell'intervallo
corrispondente ad un solo colore allora si può utilizzare una
ruota dei colori per prevedere quale colore risulterà visibile .
Il materiale rifletterà, diffonderà e trasmetterà con la
massima efficienza le frequenze del colore che si trova nella
posizione opposta sulla ruota. Ad es. se viene assorbito solo il
blu, il materiale apparirà arancione. Si tratta di colori
complementari. Quando più colori vengono assorbiti la
previsione diventa però più difficile e spesso inaccurata.
Per quanto riguarda la riflessione non abbiamo un semplice “rimbalzo” come il modello
corpuscolare pare implicare. Il modello ondulatorio della luce appare qui molto più appropriato
La luce è un' onda elettromagnetica ma è sufficiente focalizzare qui sulla componente campo
elettrico. Tale campo varia sinusoidalmente Quando la luce colpisce un oggetto, il campo
elettrico “colpisce” gli atomi alla superficie dell'oggetto. Ogni carica in un campo elettrico avverte
una forza. Nei metalli la forza derivante dal
campo elettromagnetico della luce incidente è
abbastanza forte per accelerare gli elettroni di
conduzione esterni. Poiché il campo elettrico ha
andamento sinusoidale gli elettroni sono
sollecitati avanti e indietro. Il loro movimento può
essere paragonato a quello di una sferetta
collegata all'estremo di una molla. Ogni carica
oscillante a sua volta crea un campo
elettromagnetico. Di conseguenza gli elettroni superficiali oscillando creano un' altra onda
luminosa esattamente come quella incidente ma in un' altra direzione. La luce riflessa ha colore
diverso dalla luce incidente perchè alcune frequenze sono state assorbite dall'oggetto. Non tutta
la luce che colpisce un oggetto infatti è riflessa (a meno che non si abbia a che fare con uno
specchio perfetto). Gli elettroni esterni assorbono diverse frequenze: le frequenze risonanti
appunto. Gli oggetti alla macroscala hanno colori diversi se sono fatti di materiali diversi cioè se
sono composti da diversi tipi di atomo.
Esempio: se del vetro assorbe la luce blu (l = 450 nm), ciò significa che la frequenza naturale di
oscillazione degli elettroni esterni nel materiale è f = v/ l = (2 x 10 8 m/s)/450 x 10-9 m = 7 x 1014 Hz ,
circa 700 Thz.
*Le frequenze di risonanza per onde meccaniche sono un concetto molto più ovvio per noi: il suono di uno strumento a corda o di un tamburo è
dovuto alla frequenze risonanti dello strumento che a loro volta dipendono dalla forma e dal materiale dello strumento stesso. Se colpisco il tavolo
sento un suono diverso che se colpisco un bicchiere perchè questi oggetti hanno una diversa frequenza di risonanza. Analogamente ogni molla ha
una propria frequenza di risonanza che può essere determinata facilmente tirando la molla, lasciandola andare e misurando il tempo di
oscillazione.)
Il colore alla nanoscala
Anche alla nanoscala esistono colori strutturali e
colori dovuti alla presenza di pigmenti.
L'interazione luce - materia sia alla nano che alla
macroscala può essere modellizzata come un
campo elettromagnetico di cui la componente
elettrica varia sinusoidalmente e interagisce con le
cariche elettriche (elettroni di superficie).
Tuttavia alla nanoscala tale interazione presenta
alcune caratteristiche davvero uniche, dovute alla
dimensione degli oggetti con cui la luce interagisce.
Alcuni dei comportamenti conseguenti a tale fatto
non sono poi così ovvi.
Alla macroscala ad esempio per ogni
particolare luce incidente il colore di un oggetto
dipende solo dal materiale ma non dalla
geometria; alla nanoscala puo dipendere anche
dalle proprietà geometriche (vedi fig. a destra: forme diverse di particelle d'oro e i loro
spettri di assorbimento risultano diversi).
Per indicare la risonanza luce-elettrone delle nanoparticelle di metallo gli scienziati parlano di
Risonanza Plasmonica Superficiale Localizzata (LSPR). Un plasmone è la quantizzazione delle
oscillazioni del plasma (come il fotone è la quantizzazione della oscillazione elettromagnetica )
benchè in realtà questa terminologia possa sviare, dal momento che il fenomeno può essere
descritto accuratamente tramite la sola fisica classica. Il plasma nel nostro caso è il mare di
elettroni di conduzione sulla superficie delle nanoparticelle di metallo e l 'oscillazione è
l'oscillazione meccanica collettiva della densità di carica che si manifesta solo nelle nano strutture
metalliche all'interfaccia metallo-dielettrico in quanto dotate di elettroni liberi. Tutti questi
elettroni si muovono in fase.
I plasmoni possono essere generati quando l' energia elettromagnetica viaggiando nel vuoto o
attraverso un dielettrico colpisce una superficie
metallica. Perchè questo accada è necessario
però che la frequenza elettromagnetica
corrisponda alla frequenza di risonanza degli
elettroni superficiali.Quando invece la frequenza
elettromagnetica è più grande della frequenza di
risonanza, allora la luce è trasmessa. Quando è
minore è riflessa. Per la maggior parte dei
metalli la frequenza di risonanza è nell'UV, per questo ci appaiono lucidi e specchianti.
La risonanza plasmonica di superficie è funzione sia della radiazione elettromagnetica incidente
che dei due materiali : metallo e dielettrico.
La risonanza plasmonica è localizzata, cioè non si propaga, quando la dimensione degli oggetti di
metallo è molto minore della frequenza della luce incidente. La LSPR è dovuta al confinamento
degli elettroni di conduzione al volume della particella. La LSPR oltre che dal materiale e dalla
radiazione elettromagnetica dipende sia dalla forma che dalla dimensione della particella, perchè
entrambe le caratteristiche influenzano il volume di confinamento degli elettroni. Per spiegare
meglio questo concetto pensate al seguente esempio: i movimenti degli elettroni possono essere
paragonati a quelli di una nave giocattolo che viene spinta avanti ed indietro in una piscina. La
barchetta risponde liberamente ad ogni spinta sia essa lenta o veloce, senza impedimenti,
esattamente come gli elettroni di conduzione nel materiale bulk rispondono liberamente a diverse
frequenze della luce. Ma se la piscina è invece una piccola bacinella , dando una forte spinta alla
barchetta questa urta contro la parete opposta e non si può più muovere liberamente.
Analogamente quando un oggetto d'oro ha dimensioni inferiori ad una certa lunghezza d'onda
della luce, i movimenti degli elettroni di conduzione sono limitati. Il risultato è un grande
assorbimento di un piccolo range di frequenze luminose, il che cambia in modo significativo la
parte della luce che viene riflessa e che vediamo.
Le nanoparticelle più piccole risuonano a frequenze più alte (cioè a lunghezze d'onda minori) Ma
notate che le lunghezze d' onde risonanti degli elettroni delle nanoparticelle sono molto più basse
delle lunghezze d'onda della luce, sono solo le frequenze che corrispondono! Infatti le
nanoparticelle ed il mezzo circostante in cui la luce si propaga sono materiali molto diversi.**
Poiché le lunghezze d'onda minori sono assorbite, minore è la dimensione delle nanoparticelle,
maggiore è la lunghezza d'onda che vediamo (rosso).
** NB In generale quando si ha a che fare con mezzi diversi, la frequenza è la quantità più conveniente da utilizzare. Oltre
al fatto che la frequenza
f è proporzionle alla energia E = hf (con h costante di Planck),bisogna ricordare che quando la luce viaggia attraverso mezzi diversi è la f a rimanere
costante mentre la lunghezza d'onda varia. Ad esempio, discutendo l'assorbimento della luce,.i due mezzi rappresentati dall'aria e da un singolo
atomo sono molto diversi: pertanto le lunghezze d'onda della luce e degli elettroni atomici sono molto diverse, mentre le loro frequenze
coincidono.Nel caso in cui invece le onde siano confinate all'interno di un solo mezzo, allora la lunghezza d'onda è la grandezza più conveniente da
utilizzare. Questo è vero anche quando la fase è importante, ad esempio quando si ha a che fare con fenomeni di interferenza.
Particelle dotate di punte o parti
spigolose producono un
accumulo localizzato di carica
elettronica accompagnato da
una esaltazione del campo
ottico elettromagnetico in quelle
stesse regioni.
La risposta nella LSPR a
cambiamenti nel dielettrico circostante può essere invece sfruttata utilizzando insiemi ordinati di
nanoparticelle come piattaforme per sensori chimici e biologici.
Uso delle nanoparticelle d'oro come sensore colorimetrico
Quando è stato sintetizzato il colloide d'oro, la superficie delle nanoparticelle era ricoperto di ioni
carichi negativamente (citrato: forma ionica dell'acido citrico). Questo ha fatto sì che le
nanoparticelle si respingessero e risultassero perciò disperse nel colloide. Per le loro dimensioni
ridotte tali particelle assorbono le lunghezze d'onda minori : blu e verde (475-550 nm) e non
assorbono arancio e rosso (600-700 nm). Il colloide appare pertanto rossastro.
Aggiungendo al colloide la
soluzione di sale (NaCl) gli ioni
positivi (Na+) sono stati prima
attratti e poi hanno
neutralizzato gli ioni negativi
che ricoprivano l'oro. Di
conseguenza le forze repulsive
tra le nanoparticelle non son più presenti.
Tuttavia nella nostra esperienza alla macroscala, la mancanza di repulsione non significa
attrazione; perchè dunque le nanoparticelle si sono aggregate?
A livello molecolare la mancanza di repulsione spesso significa proprio attrazione. Questo perchè
la nube di elettroni raramente è totalmente non polare (come ad esempio sarebbe se avesse la
forma di una sfera perfetta). In genere le diverse forme della nube di elettroni assieme al nucleo
positivo creano una qualche polarità alla superficie delle molecole: zone leggermente negative e
zone leggermente positive. Ciò crea attrazioni tra le regioni di carica opposta sulla superficie delle
molecole di superficie delle nanoparticelle vicine e la loro conseguente aggregazione.
Vista la loro aumentata dimensione le nuove particelle assorbono le lungh. d'onda maggiori: verde
giallo arancio e rosso (550-650 nm) e non quelle più corte (blu e violetto 400 500 nm.) Come
risultato il colloide appare bluastro.
Le nanoparticelle d'oro diventano sempre più grandi ed alla fine raggiungono dimensioni tali che
non si può più parlare di colloide, esse formano un precipitato e si depositano sul fondo. Poiché
non ci sono più particelle disperse nel liquido, tutte le lunghezze d'onda passano senza
assorbimento attraverso il liquido, che appare trasparente.
Quando invece al colloide è stata aggiunta la
soluzione di zucchero, il colore non è
cambiato ma è rimasto rosso rubino perchè
tale soluzione non conteneva ioni positivi
come la soluzione di sale. Lo zucchero infatti
non è un elettrolita.
L'uso del bianco d'uovo infine
lascia tutto inalterato (anche
con la successiva aggiunta di
sale ) perchè la proteina
(albumina) ricopre la superficie
della particell impedendole di
legarsi agli ioni NaCl.
Poiché, come si è detto, l'energia della LSPR è sensibile oltre che alle variazioni del dielettrico
anche a modifiche nella forma e dimensioni delle nanoparticelle, l'eventuale loro aggregazione o
comunque il fatto di legarsi ad altre molecole produrrà comunque una variazione dello spettro
LSPR che sarà facilmente visibile e registrabile grazie al cambiamento di colore. Per questo è
possibile utilizzare le nanoparticelle come sensore colorimetrico.
Come “vedere” le nanoparticelle
Un modo per verificare indirettamente le dimensioni delle
nanoparticelle è di utilizzare un raggio laser (un puntatore è
più che sufficiente). Nel caso di un colloide il cammino del
laser apparirà in modo evidente a differenza delle soluzioni
(il raggio non è visibile) e delle sospensioni (forte fenomeno
di diffusione). Si tratta dell'effetto Tyndall già ricordato.
In alternativa è necessario ricorrere al microscopio
elettronico SEM, TEM.
Immagini al microscopio elettronico di
nanoparticelle di diametri diversi e colore
corrispondente.
Applicazioni delle nanoparticelle d'oro e d'argento
A) Vetrate colorate
Fin dal quarto secolo gli artigiani aggiungevano sali d'oro alla mistura di vetro per ottenere un
rosso acceso. Riscaldando la mistura di vetro gli ioni d'oro dei sali si trasformavano in atomi d'oro
neutri che si aggregavano formando nanoparticelle che rimanevano disperse dentro ad una
matrice di ossido di silicio producendo un materiale che assorbe tutte le frequenze della luce a
parte il rosso. Le vetrate si possono ancora ammirare in molte chiese del medioevo. Era il primo
inconsapevole esempio di applicazione nanotecnologica.
In Italia durante il 15° e 16° secolo gli artigiani utilizzavano nanoparticelle per decorare il
vasellame. Si trattava di una tecnica messa a punto dai musulmani del medio oriente durante il 9°
secolo, poi diffusasi in Spagna durante il medioevo ed infine arrivata in Italia. Il vasellame
presentava una lucentezza (patina lucente) iridescente rosso oro. Tale effetto era ottenuto
mescolando sali di argento ed oro con aceto, ocra ed argilla ed applicando la mistura al vasellame
precedentemente smaltato (con una vernice vetrosa). In seguito al successivo riscaldamento in
forno gli ioni metallici della mistura erano ridotti a nanoparticelle metalliche di 5-100 nm di
diametro. In particolare il colore rosso proveniva dal rame.
B) Impiego delle nanoparticelle d'oro nella lotta al cancro [6]
Una delle più interessanti applicazioni delle nanoparticelle d'oro in nanomedicina è il loro impego
nella lotta al cancro. Tramite campi magnetici oscillanti o radiazione IR le nanoparticelle, una volta
riconosciuto il tessuto tumorale e penetrate nelle cellule malate, vengono fortemenete riscaldate
inducendo necrosi locale. Vedi riferimenti nella scheda “Diffusione di colorante alimentare nella
gelatina” .
C) Nanofili costruiti con nano particelle d'oro [9]
a)La CVD Chemical Vapor Deposition (CVD) è un esempio di approccio bottom up. In generale la
sigla CVD si riferisce ad un gruppo di processi dove I solidi si formano da una fase gassosa.
Vengono depositati dei catalizzatori (ad esempio nanoparticelle d'oro) su di un substrato. Il
catalizzatore agisce come un luogo di attrazione per la formazione dei nanofili. Il substrato viene
poi inserito in una camera con un gas contenente gli elementi necessari, ad es. Silicio. Gli atomi
presenti nel gas si attaccano agli atomi del catalizzatore, poi altri atomi del gas si attaccano ai primi
e così di seguito fino a formare una catena o filo. Praticamente I nanofili si autoassemblano.
b)Una nuova tecnica di costruzione di nanofili consiste nello “stamparli” direttamente su di un
substrato. I pionieri di questo metodo sono alcuni ricercatori di Zurigo. Innanzitutto hanno scavato
un wafer di silicio in modo che le porzioni di wafer aggettanti coincidessero con la disposizione
voluta per i nanofili. Poi hanno utilizzato il wafer come un timbro, premendolo contro una gomma
sintetica (PDMS). Successivamente hanno versato una sospensione colloidale di nano oro sul
PDMS, in tal modo le nanoparticelle d'oro hanno riempito I canali scavati nel PDMS dal timbro di
silicio. Il PDMS è così diventato una matrice capace di trasferire tramite stampa le nanoparticelle
d'oro su un altro substrato. Le matrici PDMS possono essere riutilizzate più volte e potrebbero in
futuro ricoprire un ruolo importante nella produzione massificata di circuiti costituiti da nanofili .
D)Nanoparticelle d'argento come antimicrobico. [4] [5]
L'effetto antimicrobico dell'argento è conosciuto fin dalla antichità e la commercializzazione di
manufatti a base di nanoparticelle d'argento (indumenti, spazzolini, bende, filtri per l'acqua, etc...)
è pienamente raggiunta. Di contro agli indubbi benefici : nano filtri d'argento per l'acqua da
utilizzare in situazioni di emergenza , sterilizzazione della biancheria negli ospedali a bassa
temperatura, etc... esistono tuttavia preoccupazioni che tali particelle entrando in circolo nelle
tubature possano poi distruggere anche batteri benigni utilizzati per rimuovere l'ammoniaca nei
sistemi di trattamento e riciclaggio delle acque. La commercializzazione di una lavatrice all'argento
nano avvenuta in USA è stata per ora vietata in Europa.
E)Le preoccupazioni sul possibile assorbimento delle nanoparticelle [10]
Una delle sfide che le nantecnologie devono fronteggiare in tempi brevi è quello di comprendere
appieno il comportamento e le nuove proprietà di elementi alla nanoscala. Ad esempio vi è una
grande preoccupazione sulla tossicità di alcune nanoparticelle. Le loro dimensioni ridotte
potrebbero infatti permettere loro di attraversare la barriera che protegge il cervello dal flusso
sanguigno e dagli agenti chimici potenzialmente dannosi all'interno di tale flusso. Se infatti
progettiamo di usare nanoparticelle per ricoprire tutto dai vestiti (vedi ad es. tessuti
superidrofobici o antibatterici) alle autostrade, dobbiamo avere una ragionevole certezza che non
siano per noi dannose.
Materiali su altre modalità di produzione delle nanoparticelle (nella ricerca)
1. Video sulla generazione di nanoparticelle in un liquido grazie all'uso del laser
htp://www.youtube.com/watch?v=kOy0yuWpUzU
2. Esistono numerose segnalazioni di “green chemistry” per la sintesi di nanoparticelle; uno di
questi riguarda la produzione a temperatura ambiente tramite estratti di te o caffè.
Mallikarjuna N. Nadagouda and Rajender S. Varma
Green Chem., 2008, 10, 859-862
e http://www.epa.gov/ord/gems/scinews_tea-nano.htm
Risorse
[1] Sintesi d'oro colloidale www.nanoyou.eu nei “nanolab” è descritta la procedura
[2] Modalità alternativa per la sintesi del colloide d'oro e delle nanoparticelle d'argento in
laboratorio scolastico
https://nano-cemms.illinois.edu/materials/gold_and_silver_nanoparticles_desc
[3] Sintesi di nanoparticelle di diverse dimensioni
www.nhn.ou.edu/~bumm/NanoLab/ppt/nanogold.ppt
[4] Proprietà antimicrobiche delle nanoparticelle d'argento e possibili effetti nocivi sulla fauna
batterica degli impianti di trattamento delle acque
http://www.sciencedaily.com/releases/2008/04/080429135502.htm
[5] Nanoparticelle d'argento come anticoagulante del sangue
http://www.sciencedaily.com/releases/2009/06/090601110403.htm
[6] Video sull'uso di particelle d'oro nella lotta al cancro.
http://www.youtube.com/watch?v=RBjWwlnq3cA&NR=1
e articolo http://www.sciencedaily.com/releases/2010/02/100216140402.htm
[7]Importanza della geometria delle nanoparticelle, uso come sensore colorimetrico
http://www.sciencedaily.com/releases/2010/06/100623085841.htm#.TmU5jwTfGnM.email
[8] Idem come sopra “Nanoscale origami’ enables the creation of 3D nanostructured devices for
optics and biosensing” http://www.nanowerk.com/news/newsid=22496.php
[9] Nanowires da colloide d'oro http://science.howstuffworks.com/nanowire3.htm
[10] Rischi delle nanotecnologie. Le nanoparticelle potrebbero ostacolare il trasporto intracellulare
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/08/110824091143.htm
[11]Uso delle nanoparticelle nelle celle solari
http://www.sciencedaily.com/releases/2008/12/081223172705.htm