di Maria Maggi
Nel dicembre del 1959, durante una riunione dell'American Physical Society, Richard Feynman tenne un discorso dal titolo "There is plenty of room at the bottom" (C'è molto posto là in fondo). Oggi, a distanza di mezzo secolo, quel discorso è considerato il manifesto delle nanotecnologie. Feynman illustrò le possibilità, allora ritenute visionarie, del mondo di dimensione dei miliardesimi di metro e suggerì come sviluppare l'abilità di manipolare atomi e molecole direttamente. Disse che così si sarebbe spalancato un nuovo campo dell'avventura scientifica e anticipò alcune possibili applicazioni.
Solo da poco gli scienziati hanno capito pienamente l'ampiezza di prospettive che le parole di Feynman schiudevano. Ora le nanotecnologie rappresentano uno dei più fertili campi della ricerca scientifica e industriale.
Al Festival della Scienza, a Genova fino al primo novembre, centrato sul "Futuro" (Futuro della vita, dell'universo, della natura, delle idee e della tecnologia), si sta ragionando molto sulle nanotecnologie.
Si parte proprio dal celebre fisico statunitense, con la conferenza "Feynman: a cinquant'anni dal suo viaggio verso il futuro", in cui sono descritte le sue geniali e curiose intuizioni che oggi costituiscono quella realtà che "non vediamo" e che sta nelle nano-cose e nelle nano-azioni di tutti i giorni grazie alle applicazioni e alle realizzazioni delle nanotecnologie.
In altre conferenze dal titolo: "Il presente e il futuro delle nanotecnologie"; "Micromotori a propulsione batterica"; "Il futuro in un mondo che si autocostruisce ed autorganizza"; "Plastiche nanoporose e tecnologie del futuro" si tratta delle più innovative applicazioni di questo nuovo campo di ricerca, che promette sempre maggiori sorprese per i prossimi anni.
Viene spiegato che cosa succede riducendo le dimensioni del materiale al di sotto delle scale di lunghezza a noi più familiari: osserviamo nuove proprietà che cambiano con i cambiamenti delle dimensioni o della forma del materiale.
Queste nuove proprietà fisiche e chimiche sono radicalmente diverse da quelle a cui siamo abituati, e sono diverse anche dai suoi costituenti fondamentali, siano essi atomi o molecole. Per esempio l'oro, metallo giallo noto come inalterabile, a dimensioni nanometriche diventa rosso e molto reattivo e nanoparticelle di alluminio sono addirittura esplosive.
Per capire cosa significa nanometro, ossia miliardesimo di metro, si deve pensare al diametro medio di un'elica di Dna oppure ad un aggregato di decine o centinaia di atomi. Con nanotecnologia si intende la capacità di sfruttare le singolari caratteristiche che la materia mostra a quelle dimensioni per realizzare prodotti con proprietà inattese e, talora, straordinarie.
Anche in antichità furono sfruttate, senza saperlo, queste proprietà, come si osserva nelle stupende sfumature della coppa di Licurgo (IV secolo), dovute a nanoparticelle d'oro e nell'estrema durezza delle spade dei templari, dovuta a nanotubi di carbonio. http://www.vitrum.it/images/licurgo.jpg
Nell'ultimo esempio sono state utilizzate le proprietà dei nanomateriali che, essendo praticamente immuni da difetti strutturali, sono molto resistenti e questa caratteristica è trasferibile anche ai composti in cui si disperdono i nanomateriali. Quest'effetto di grande resistenza è il primo ad aver trovato larga applicazione industriale in rivestimenti plastici per il settore auto e in tessuti estremamente leggeri.
Nei prossimi anni sarà anche possibile purificare acqua e aria da inquinanti organici volatili o rimuovere etilene e anidride carbonica da vegetali e frutta, aumentandone i tempi di vita dal momento del raccolto utilizzando una plastica economica e riciclabile, costituita da materiali definiti nanoporosi, molto studiati nell'ultimo decennio. Sono caratterizzati da una disposizione ordinata nello spazio di pori, ciascuno dei quali in grado di ospitare alcune molecole: sono utili in particolare per l'immagazzinamento di gas, per la realizzazione di sensori molecolari e di nuovi materiali con proprietà ottiche, elettriche e magnetiche speciali.
Uno dei settori di punta delle nanotecnologie nei prossimi anni sarà senza dubbio l'elettronica, in cui si realizzeranno dispositivi in grado di acquisire, elaborare, memorizzare e trasferire informazioni in modo ultrarapido ed efficiente. Specialmente nanosensori saranno presenti dappertutto e in grado di acquisire le informazioni più diverse, dai suoni alle immagini, dagli odori ai dati termici e meccanici, ai dati della nostra salute. Sarà uno scenario di controllo pervasivo che consentirà di aiutare i meno abili, ma che porrà problemi etici.
Per quanto riguarda la medicina le attuazioni saranno innumerevoli e sbalorditive: nuove protesi di materiale leggero e ultraresistente, organi di ricambio artificiali - anche occhi e orecchi basati su materiali nanostrutturati - dispositivi per la somministrazione di farmaci attraverso nanoautomi radiocontrollati.
È possibile immaginare un futuro in cui microscopici oggetti si autoassemblino fino a formare strutture complesse e in grado di svolgere funzioni attive? Forse possiamo intravedere tale futuro se guardiamo alla straordinaria capacità degli oggetti nanometrici di formare strutture ordinate senza intervento dall'esterno. Uno degli scenari, da una parte spettacolare, ma dall'altra molto inquietante, è proprio quello riguardante i robot molecolari progettati dall'uomo in grado di autoreplicarsi, così come le cellule costruiscono copie di sé per riprodursi. Dopo gli investimenti iniziali sulla progettazione e costruzione del primo robot molecolare capace di auto-replicazione i costi dei successivi robot sarebbero trascurabili. Questi stessi robot con capacità generiche (chiamati "assemblatori") potrebbero quindi costruire oggetti più specializzati di qualunque tipo, utilizzando come materie prime per la produzione: atomi, energia, il progetto iniziale, e naturalmente il tempo.
Le nanotecnologie presentano però anche dei rischi. Alcuni studi hanno rivelato che la dispersione di particelle così piccole potrebbe creare gravi effetti collaterali sia all'ambiente che alla salute dell'uomo. Ma non solo. Di questo si parla nella conferenza "NANOtecnologie: Fascino o Paura?".
Infatti già diversi prodotti che usiamo quotidianamente, dall'alimentazione all'elettronica, dalla cosmesi allo sport sono realizzati con le nanotecnologie, anche se spesso non ne siamo consapevoli. Non sono note ancora bene le implicazioni che le nanoparticelle possono avere sull'ambiente, sull'individuo e sulla società umana. Dovremmo avvicinarci alle nanotecnologie non come ad un mondo incantato e meraviglioso, ma come impegno intelligente di cercare di capire cosa siano, di valutare i vantaggi e di soppesare i dubbi e i problemi di questa nuova frontiera della ricerca.
Chi opera nel campo della comunicazione scientifica dovrebbe informare i cittadini e favorire il dibattito e la discussione sui problemi legati alla loro diffusione. Per avvicinare il pubblico consapevolmente alle nanotecnologie, sempre al Festival della Scienza, c'è la mostra "Time for Nano" (Progetto europeo) in cui si dà un'idea di come si presenta il mondo delle dimensioni di miliardesimi di metro, di cosa succede a questa scala e di come potrebbe essere la vita con lo sviluppo di queste tecnologie, prospettando rischi e benefici.