"Auto-organizzazione e nanotecnologie, ovvero
dalle sabbie del deserto alle nanostrutture"

Prof. Ugo Valbusa,
Università di Genova, Dipartimento di Fisica

Department of Physics "E. Fermi",
building C (ground level), Room 131 - at 15:00

Ci sono numerosi esempi di formazione di pattern auto-organizzati nel mondo della fisica e della biologia, dall’ auto organizzazione dei grani di sabbia per la formazione di dune, alla combinazione di cellule per creare tessuti altamente strutturati per finire agli insetti che lavorano per costruire società sofisticate. Il metodo dell’ auto organizzazione è di grande utilità  nel settore della nanotecnologia, dove si cerca di costruire componenti elettrici e meccanici di dimensioni dell’ ordine del nanometro. Una soluzione al problema sembra infatti essere proprio quella di sviluppare materiali che si auto aggregano in strutture ordinate. Uno di questi esempi è quello dell’ erosione ionica : quando uno ione colpisce una superficie libera localmente una grande quantità di energia che altera la regione del solido che si trova nelle vicinanze. Per ragioni geometriche l’ effetto dipende dalla curvatura locale della superficie: l’ energia si concentra nelle regioni a curvatura positiva favorendo l’ erosione delle valli e la crescita delle asperità. D’ altra parte la diffusione termica tende a lisciare queste ultime appiattendola. Si è osservato che la presenza contemporanea di questi due meccanismi tende a creare strutture ordinate su scala nanoscopica che hanno un grande interesse per le possibili applicazioni nel campo della nanotecnologia. Queste strutture sono simili alle strutture osservate nei deserti di sabbia dove la superficie sotto l’ azione del vento sviluppa dune e increspature di forma regolare. In questo caso sono i grani di sabbia, anziché gli ioni, che producono l’ auto organizzazione, infatti quando, dopo essere stati sollevati dal vento, ricadono sulla sabbia spostano altri grani producendo localmente un arrangiamento di forma regolare. Il seminario vuole illustrare  il fenomeno dell’ erosione ionica attraverso la discussione di alcune delle nanostrutture osservate e confrontare questo effetto  con i fenomeni di auto organizzazione  su scala macroscopica.