mercoledì 5 ottobre 2011

Introduzione alla nanotecnologia

La nanotecnologia è la disciplina che si occupa di come manipolare la materia alla scala atomica e molecolare. Il suo scopo è quello di sviluppare strutture e dispositivi controllandone le caratteristiche alla scala nanometrica (10^(-9)m). A questa scala diventano rilevanti gli effetti quanto-meccanici mentre forze come l'attrito e la gravità che dominano la dinamica dei corpi macroscopici risultano trascurabili.
Alla base della nanotecnologia c'è la nanoscienza: in questa categoria rientrano a buon diritto tutte le scienze che studiano fenomeni naturali che avvengono alla nanoscala; a questo livello, infatti, fisica chimica e biologia convergono in questo unico campo di studi dove i confini tra le discipline sono molto sfumati e interdisciplinarità è la parola d'ordine.
Come idea, le nanotecnologie nacquero nel 1959 quando Richard Feynman tenne l'ormai leggendaria conferenza dal titolo "There's Plenty of Room at the Bottom" (C’è un sacco di spazio laggiù) in cui veniva introdotta l'idea che dal mondo dell'ultra-piccolo sarebbero potuti arrivare grandi cambiamenti a livello macroscopico.
Tuttavia, la vera nascita della nanoscienza e della nanotecnologia coincide con l'introduzione dei microscopi a scansione che, per la prima volta, hanno permesso di vedere e manipolare direttamente atomi e molecole (la figura in alto mostra proprio l'immagine di alcuni atomi di platino ottenuta con un microscopio a scansione).
Oggi le applicazioni pratiche della nanotecnologie sono in rapido sviluppo e senza che ce ne rendiamo conto prodotti nanotecnologici stanno entrando nella nostra vita di tutti i giorni; l'industria dell'elettronica, quella chimica e l'ingegneria dei materiali sono campi in cui la nanotecnologia trova quotidianamente, già oggi, un largo utilizzo.

Tuttavia il potenziale della tecnologia dell'ultrapiccolo è ancora ben lontano dell'essere pienamente sfruttato, rivoluzionarie si prospettano le applicazioni alla biologia ed alla medicina. Come ci mostrano la biologia molecolare e la biochimica, gli organismi viventi non sono altro che complessissimi e raffinati meccanismi molecolari il cui funzionamento si potrebbe controllare con metodi nanotecnologici. La vita in sé, del resto, è un vero e proprio esempio di avanzatissima nanotecnologia "naturale" forgiata dall'evoluzione in milioni di anni.

L'ultima frontiera della nanotecnologia, al momento ancora molto distante, sarà probabilmente quella teorizzata dal pioniere delle nanotecnologie Eric Drexler che, nel 1986 pubbicò il libro "Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology", nel quale riprendendo le idee di Feynman introduceva il concetto di "assemblatore molecolare": una nanomacchina capace di costruire copie di se stessa e di qualunque altro oggetto di arbitraria complessità partendo solo dai suoi componenti chimici grezzi e dalla conoscenza della sua struttura atomica. Questa branca della nanotecnologia ancora nella sua infanzia, comunemente chiamata "nanotecnologia molecolare", è strettamente connessa con la così detta nanorobotica: il campo di ricerca di chi si occupa di come creare robot alla scala nanometrica.

Scriverò ancora sulla nanotecnologia ma per chiudere questo post voglio mostrarvi questo video che permette di intuire fino in fondo le potenzialità future delle nanotecnologie. Il video realizzato da Zyvex (la prima azienda ad occuparsi di nanotecnologia molecolare) mostra quello che potrebbe essere il funzionamento di un sistema produttivo alla nanoscala in grado di comportarsi come gli assemblatori molecolari proposti da Drexler.

Quello che vedrete in questo video per ora è un sogno; un sogno che, però, grazie alla passione, l'impegno e la fantasia di migliaia di scienziati in tutto il mondo potrebbe divenire realtà.

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