I principi fondamentali delle nanotecnologie

Quando si parla di nanotecnologia ci si riferisce a una branca della tecnologia e della scienza applicata che si occupa di controllare la materia su una scala di dimensioni inferiori al micrometro, e solitamente comprese tra uno e cento nanometri. Essa si occupa, inoltre, dell’ideazione e della creazione di dispositivi in queste dimensioni. La parola nanotecnologia, poi, indica più in generale la manipolazione della materia a livello molecolare e atomico, e più nello specifico rimanda a lunghezze di alcuni passi reticolari. L’ambito di ricerca delle nanotecnologie è multidisciplinare, coinvolgendo campi diversi quali l’ingegneria meccanica, fisica di base, fisica applicata, ingegneria chimica, scienza dei materiali, ingegneria elettronica, biologia molecolare e chimica. Esse possono essere considerate come delle estensioni delle scienza già note, ma su scala nanometrica. Sono due gli approcci a livello di nanotecnologia. Il primo, definito bottom-up, nel quale i dispositivi e i materiali si formano a partire da molecole e gruppi di molecole che si uniscono attraverso legami chimici, usando principi di riconoscimento delle molecole. Si parla, in questo caso, di chimica supramolecolare. Il secondo, invece, è l’approccio top-down, e consiste nella realizzazione di dispositivi a partire da materiali macroscopici, mediante un controllo dei meccanismi di miniaturizzazione in ambito atomico. E’ importante sottolineare che contro le implicazioni che le nanotecnologie comportano è in corso una forte polemica, e inoltre è forte il dibattito in merito alla necessità di adottare una regolamentazione governativa specifica per i prodotti della nanotecnologia. In effetti, il termine di nanotecnologia viene spesso utilizzato anche per i prodotti più comuni messi in commercio. Da evidenziare, poi, che gli studi riguardo l’impatto delle particelle disperse nell’aria sulla salute dell’uomo rappresentano anche un modo per prendere in considerazione i rischi potenziali determinati da nanoparticelle libere. Molti studi, infatti, hanno confermato che la tossicità delle particelle è inversamente proporzionale alla loro grandezza. Infatti, data la medesima massa per unità di volume, il numero di particelle incrementa con la diminuzione delle dimensioni. Il prefisso nano sta a indicare una grandezza matematica equivalente a dieci alla meno 9. La nanotecnologia, dunque, è una tecnologia basata sugli atomi. È da sfatare, comunque, il mito di una nanotecnologia artificiale, visto che possiamo trovare nanomacchine anche nella natura. Basti pensare ai ribosomi, composti da sub-unità differenti che rappresentano l’ambiente nel quale vengono create le istruzioni per le molecole. Le nanotecnologie agiscono direttamente sulla qualità dei legami tra gli atomi, dai quali deriva la proprietà della materia. Esse, dunque, si avvalgono di strumenti microscopici che agiscono sugli atomi singoli. La rivoluzione apportata dalle nanotecnologie è prevista per la metà di questo secolo. Tra le varie conquiste che esse apporteranno, segnaliamo la definitiva eliminazione dei rifiuti, farmaci in grado di agire direttamente sulle molecole in maniera selettiva, la conquista dello spazio, la trasformazione della materia dal punto di vista atomico, materiali resistenti come il diamante, la duplicazione della materia, anestesie molto più efficaci di quelle attuali, un prolungamento della vita, e anche novità importanti dal punto di vista della realizzazione di armi di distruzione di massa.