Cosa sono le nanoparticelle?

Una nanoparticella è una particella ultra fine con almeno una dimensione compresa tra 1-100 nanometri (nm). Un nanometro equivale a un miliardesimo di metro. Il limite di dimensione inferiore aiuta a distinguere una particella da ammassi casuali di atomi. Il limite superiore è il massimo al quale si manifestano normalmente le differenze di proprietà relative alle dimensioni.
Questa definizione è ampiamente accettata, anche se è un po’ arbitraria. Esistono riferimenti pubblicati a nanoparticelle di dimensioni al di fuori dell’intervallo 1-100 nm. Ciò che rende tali particelle interessanti per gli scienziati sono le proprietà uniche dei materiali che a volte derivano dalle loro dimensioni. Quando le particelle manifestano tali proprietà, saranno probabilmente considerate nanoparticelle anche se non rientrano esattamente nell’intervallo di dimensioni definito.

Non è necessariamente il caso che una nanoparticella mostri differenze di proprietà da istanze più grandi dello stesso materiale. Quando si verifica, le differenze di proprietà possono essere dovute a effetti quantistici. È anche vero che su scala nanometrica, le particelle di un materiale hanno un’area superficiale relativamente maggiore rispetto al loro volume. La superficie esposta proporzionalmente più grande può rendere le nanoparticelle molto più attive chimicamente. Questa potrebbe essere un’altra causa delle loro proprietà inaspettate.

Un punto quantico è una nanoparticella semiconduttrice di circa 1-20 nm di diametro. La sua struttura è essenzialmente la stessa dei semiconduttori più grandi. Tuttavia, le proprietà elettroniche che mostra possono essere molto diverse. Queste proprietà sono il risultato dell’effetto dimensione quantistica. Quando la dimensione fisica si avvicina alla lunghezza d’onda di un elettrone, la relazione tra tensione e conduttanza può essere diversa rispetto a scale più grandi.

L’oro e l’argento sono relativamente inerti alla rinfusa. Su scala nanometrica, tuttavia, dimostrano proprietà catalitiche uniche. Ad esempio, le nanoparticelle d’argento sono un antibiotico efficace. Le nanoparticelle d’oro si sono dimostrate efficaci nel rimuovere i composti organici volatili dall’atmosfera, anche a temperatura ambiente.

La nanotecnologia si occupa di sfruttare le proprietà uniche di queste particelle ultrafini per progettare sistemi che funzionano a livello molecolare o atomico. Si ritiene che le proprietà speciali delle particelle abbiano un potenziale nella tecnologia informatica, nella medicina e nell’ingegneria ambientale. Possono anche costituire gli elementi costitutivi di dispositivi complessi progettati per operare a livello microscopico.

Sono state espresse preoccupazioni circa l’esposizione umana alle nanoparticelle. La ricerca sugli animali ha dimostrato che alcuni tipi di nanoparticelle possono raggiungere il cervello e altri organi se inalati. Sono state segnalate anche infiammazione e fibrosi nei polmoni. Tuttavia, esplosioni e incendi sul posto di lavoro si sono rivelati i principali pericoli di queste particelle.