Nanotechnology Research CenterGeorgia Institute of Technology 

Why is knowing about nanoscale science  important for our students

The NSF estimates that by the year 2015 there will be a need for 2 million workers worldwide in the fields of nanoscience and nanotechnology. 

An additional 5 million workers will be needed in support areas for these fields 

By 2015, nanotechnology is expected to be a $2 trillion “industry” (LuxResearch)

What is a “nano”A nano is one billionth of a meter or 10‐9 m

A normal person can walk 32 kilometers or about 20 miles in one day.  If a person were shrunk so that they were one nanometer tall, how long would it take them to walk the length of a dollar bill?

24 Years

What is nanotechnologyNanotechnology is the understanding and control of matter at dimensions between approximately 1 and 100 nanometers, where unique phenomena enable novel applications. 

EngineeringIs the applying of scientific and mathematical knowledge, in order to design and build structures, machines, devices, systems, materials and processes that safely realize improvements to the lives of people.

But, how do you design and build things that you cannot see (nanoscale).

How do we engineer materials at the nanoscale

Top‐down nanofabrication – start with large material and bring it down to the nanoscaleBottom‐up nanofabrication – start with individual atoms and build upwards to make a nanostructure

Self‐assemblyUnder specific conditions, some materials can spontaneously assemble into organized structures.Many factors affect the process of self‐assembly.  These include the structure, composition and properties of the materials to be assembled and the environment in which the assembly will take place.

Fly PrisonComes from a unit called “Using Modeling to Demonstrate Self‐Assembly in Nanotechnology”

Task:  Your task is to arrange tiny fruit fly larvae in an orderly fashion stuck to a wafer.

But you must accomplish this in an orderly fashion based on scientific principles.

Steps for Building Fly Prison

Connection to CurriculumMoleculesPolarityOrganic moleculesInorganic moleculesHydrophobic materialsHydrogen bondsSurface TensionForcesEnergy

EncapsulationMicro‐encapsulation

Scratch‐n‐sniff stickers

Carbonless copy paper

Used to protect medicine from stomach acids

Pressure‐activated adhesives

EncapsulationActivity comes from lesson called “Connecting Acids and Bases with Encapsulation…. and Chemistry with Nanotechnology”

Objectives:  1.To provide students with experience in encapsulating materials.2.To make students aware of the importance of the scale of capsules and the biological entities with which they are interacting.3.Introduce students to the wide array of cancer diagnostic techniques/treatments being researched.

Fluid Mosaic Model of the Cell Membrane and how it relates to cutting edge research

Fluid Mosaic Model of the Cell Membrane

Quantum dots (red color in image above) glowing after targeting to cancer cells.

Connections to CurriculumLesson: Well Demo and Using Water Filter to Explore Remediation Techniques

Curriculum Connection:  NSES Standard FEnvironmental Quality and Natural and Human induced Hazards

Nano Connection:  Shows how using nano‐sized particles such as iron can be used to clean up contamination of water.

Connections to CurriculumLesson:  Big Ideas at a Very Small Scale

Connections to Curriculum:  NSES Standard BStructure and Properties of Matter

Nano Connections:At the nano scale materials do not appear the same as at macro scale and this determines how they will interact.

Connections to CurriculumLesson:  Mixtures and Nanotechnology

Curriculum Connection:  NSES Content Standard BStructure and Properties of Matter

Nano Connection:One of the characteristics that classification of mixtures is based on is size and that determines how solutions, colloids and suspensions behave.

Connections to CurriculumLesson:   Quantum Dots

Curriculum Connections:  NSES Content Standard BMotions and Forces ; Interactions of Matter and Energy

Nano Connections:Quantum Dots are nano size semiconductors that can be designed to be a particular size.

Connections to CurriculumLesson:  Forensic Science Soapbox DNA

Curriculum Connections:  NSES Content Standard BMolecular Basis of Heredity

Nano Connections:Applications to the processes that are being used to develop lab‐on‐a chip technology

National Nanotechnology Infrastructure Network (NNIN)Networked partnership of user facilities

Serves the resource needs of nanoscale science and engineeringhttp://www.education.nnin.org

NNIN seeks toExcite teachers and students about nanotechnology

Provide support for classroom use of materialsOffer remote use of lab capabilitiesProvide materials for classroom use (simple to in‐depth)

Thank you for coming!