Un tuffo nelle tecnologie innovative:

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1 ISTITUTO SCOLASTICO PARITARIO DON MAURO A.S. 2016/17 Un tuffo nelle tecnologie innovative: dall energia per l ambiente alla nano medicina A cura del dipartimento di Matematica

2 PREMESSA Il progetto Splash! un tuffo nelle tecnologie innovative: dall energia per l ambiente alla nanomedicina, studiato per arricchire l offerta formativa degli alunni della scuola secondaria di secondo grado dell istituto Don Mauro, ha come obiettivo quello di unire le conoscenze di fisica apprese tra le mura scolastiche, attraverso la didattica del docente e l utilizzo di un libro di testo, all esperienza concreta e tangibile di modellizzazione e allo studio di un recentissimo progetto di ricerca. L attività di modellizzazione si realizzerà, in questo progetto, con la costruzione di una piccola centrale idroelettrica che verrà appositamente creata dai ragazzi utilizzando una serie di materiali facilmente reperibili. Parallelamente verrà analizzato e studiato il progetto di ricerca intitolato Scaling behaviour for the water transport in nanoconfined geometries effettuato nel 2014 da alcuni ingegneri del settore meccanico afferenti al dipartimento Energia del politecnico di Torino che, in collaborazione con lo Houston Methodist Research Institute ( Texas, USA), hanno realizzato un modello che permette di progettare tecnologie innovative dalla medicina all energia sfruttando una particolare proprietà dell acqua alla nanoscala. Tali ingegneri (Eliodoro Chiavazzo,Matteo Fasano, Pietro Asinari, Paolo Decuzzi), hanno scoperto infatti che, in prossimità di superfici solide alla nanoscala, la molecola d acqua riduce la sua mobilità. Il fenomeno è noto come nanoconfinamento ed è dovuto alle forze attrattive elettrostatiche e alla forze di Van der Waals particolarmente predominanti alla nanoscala. L interpretazione fisica che i ricercatori sono riusciti a dare al fenomeno ha permesso di costruire un modello che mette in relazione le proprietà fisiche, chimiche, e geometriche di una qualunque superficie nanoconfinante (come proteine o altre nanoparticelle) alla proprietà dell acqua di rimanere liquida anche a temperature inferiori a 0 centigradi in prossimità di una superficie alla nanoscala. Tale scoperta consente di ottimizzare e/o progettare tecnologie innovative per l ambiente come ad esempio nanofluidi per lo scambio termico ad elevate temperature, batterie termiche per accumulare calore, nanofiltri molecolari per la rimozione degli inquinanti nell acqua. Inoltre, tale scoperta fornisce un grande contributo alla nanomedicina con l aumento di prestazioni della risonanza magnetica attraverso l utilizzo di agenti di contrasto che si basano sul nanoconfinamento dell acqua e che, introdotti nel paziente, rendono maggiormente visibili i tessuti su cui vanno a depositarsi. Tutto questo, consente da un lato diagnosi più accurate e dall altro lato permette di pensare alla possibilità di progettare dei nanotrasportatori polimerici che contengono agenti di contrasto ferrosi e che attraverso un rilascio di agenti terapeutici potrebbero permettere la cura di alcune malattie oggi incurabili come il cancro.

3 DENOMINAZIONE PROGETTO Splash! un tuffo nelle tecnologie innovative: dall energia per l ambiente alla nanomedicina RESPONSABILI PROGETTO Prof.ssa di Matematica e Fisica - Carolina Cipolletta Prof.ssa di Matematica e Fisica - Francesca Manzi Prof. di Matematica e Fisica - Luigi Russo Prof. di Matematica Fisica e Informatica Edoardo D Arcangelo DESTINATARI Il progetto è rivolto agli alunni di quarto e quinto liceo scientifico e linguistico dell Istituto Don Mauro.

4 FINALITA Il progetto ha le seguenti finalità: Incentivare l approfondimento degli argomenti appresi in aula Accrescere lo sviluppo di competenze attraverso la sperimentazione e la modellizzazione Arricchire il bagaglio culturale e incoraggiare percorsi autonomi di ricerca e sperimentazione Potenziare le capacità creative e stimolare la curiosità base di ogni conoscenza Evidenziare il legame indissolubile tra la fisica teorica raccontata nei libri di testo e il mondo che ci circonda. OBIETTIVI EDUCATIVI Abituare gli alunni a forme di apprendimento basate su attività di ricerca e sperimentazione Aumentare la motivazione e l interesse evidenziando l utilità o addirittura la svolta di determinate ricerche per l umanità OBIETTIVI DIDATTICI Arricchire l offerta formativa della scuola favorendo l acquisizione e la padronanza di alcuni concetti fisici quali le forze attrattive elettrostatiche e le forze di Van der Waals Favorire lo scambio costruttivo di idee e la socializzazione attraverso il lavoro di gruppo Incoraggiare la creatività e le abilità individuali Imparare ad organizzare il proprio lavoro con metodo Incentivare la lettura e lo studio di testi e ricerche scientifiche in lingua inglese al fine di potenziare le conoscenze scientifico-linguistiche METODOLOGIA Gli alunni verranno suddivisi in gruppi. Taluni si occuperanno di lavorare al progetto di ricerca traducendo, analizzando e studiando l articolo Scaling behaviour for the water transport in nanoconfined geometries di cui discusso precedentemente. Il lavoro si concluderà con una presentazione power-point da parte dei ragazzi. Altri lavoreranno autonomamente per la costruzione di una piccola centrale idroelettrica.

5 COMPETENZE DA ACQUISIRE Comprendere testi di genere diverso e trasmessi utilizzando un linguaggio diverso. Ad esempio studiare la matematica in lingua inglese. Realizzare progetti sulla base della propria attività di studio Interagire in gruppo favorendo l apprendimento e lo scambio di idee Organizzare il proprio apprendimento scegliendo varie modalità di informazione TEMPI DI REALIZZAZIONE Il progetto partirà nel mese di ottobre e si concluderà a Gennaio Esso verrà svolto durante le ore curricolari di matematica e fisica. BENI E SERVIZI A disposizione degli alunni ci saranno le postazioni PC per eventuali approfondimenti e/o presentazioni Power Point nonché il laboratorio di scienze per la costruzione della centrale idroelettrica. I DOCENTI Prof.ssa Carolina Cipolletta Prof.ssa Francesca Manzi Prof. Luigi Russo Prof. Edoardo D Arcangelo Villaricca, lì