Le nanotecnologie in semplice

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nanotecnologie

nanotecnologie Ad oggi non esiste ancora una definizione univoca di Nanotecnologie, ma, in accordo con RoyalSociety & The Royal Academy of Engineering, “Nanotechnology is the design, characterisation, production and application of structures, devices and systems by controlling shape and size at nanometre scale”, vale a dire la progettazione, caratterizzazione, produzione e applicazione di strutture, strumenti e sistemi controllando la forma e le dimensioni su scala nanometrica. Le Nanotecnologie prevedono la manipolazione della materia mediante quei processi che consentono un controllo completo di composizione e struttura in scala nanometrica, con almeno una dimensione compresa fra 1 e 100 nm, in modo da ottenere proprietà altrimenti non ottenibili. I materiali o dispositivi con almeno un componente funzionale con dimensioni minori di 100nm, vengono detti Nanoprodotti. Naturalmente non basta essere “piccoli”, ma occorre anche controllare le forze, come la tensione superficiale e le forze di van der Waals, in modo da poter conseguire determinate proprietà e/o caratteristiche.
Sebbene già ampiamente utilizzate, le Nanotecnologie sono ancora alla fase iniziale del loro sviluppo. Date le tecnologie, le tecniche e i processi cui fanno riferimento, il tipo di approccio al loro studio/implementazione è multidisciplinare, con focus la creazione e l’utilizzo di materiali, dispositivi e sistemi con dimensioni a livello nanometrico, cioè 10-9 metri.Secondo correnti di pensiero diverse, la Nanotecnologia può essere vista come un’estensione, su scala nanometrica, delle scienze esistenti oppure come un loro riadattamento. Di conseguenza l’approccio al mondo Nanotech può essere bottom-up (dal basso verso l’alto), dove i materiali e i dispositivi sono realizzati partendo da componenti molecolari che si auto-assemblano tramite legami chimici, o top-down (dall’alto verso il basso) dove i dispositivi sono prodotti da materiali macroscopici, attraverso un opportuno controllo dei processi di miniaturizzazione a livello atomico.

Proprietà e applicazioni
Quando si parla di Nanotecnologie, si parla di un campo molto vasto ed interdisciplinare, tanto che il prefisso “nano” si accompagna a un gran numero di discipline, dalla nanoelettronica, alla nanofisica, alla nanobiologia, etc.., con campi di applicazione pressoché illimitati, che coinvolgono un po’ tutti i settori produttivi. Di fatto le prospettive aperte dal Nanotech sono assolutamente rivoluzionarie proprio in virtù del livello dimensionale: a livello “nano”, i comportamenti e le caratteristiche della materia si modificano in modo drastico. La conseguenza è che le tecnologie, associate al mondo nano, portano alla produzione di materiali, strutture e dispositivi caratterizzati da proprietà e funzionalità che vanno fondamentalmente in due direzioni: o sono notevolmente migliorate o sono completamente nuove. Ma perché c’è questo grande interesse verso ciò che è “nano”? La risposta è essenzialmente legata alla necessità di miniaturizzare e alla possibilità di sfruttare le nuove proprietà della materia nanostrutturata, progettata e modificata agendo su atomi o molecole, con dimensioni nell’ordine del nanometro, per ottenere un preciso insieme di prestazioni.
La miniaturizzazione sempre più spinta, tipica dell’elettronica e dell’ HiTech in generale, è ormai ritenuta indispensabile in ogni settore, aprendo interessanti orizzonti anche al nel settore medicale, per esempio con i nanotubi di Carbonio che, assorbendo le radiazioni, si riscaldano, agendo in maniera selettiva solo sulle cellule malate. Sfruttare le proprietà derivanti dalla nanostrutturazione è l’oggetto della Nanotecnologia. Fra queste proprietà, di notevole interesse sono la reattività, con studi da parte della NASA relativamente ai propellenti per razzi; la temperatura di fusione, che cambia sensibilmente fra materiale massivo e nanoparticelle; la fotocatalisi che, grazie alla formazione di reagenti ossidanti accelerata dai raggi UV, permette la disgregazione di elementi inquinanti, come nel caso di marmitte catalitiche e intonaci di ultima generazione; la superidrofilia e la  superidrofobia che modificano la bagnabilità dei materiali.

Oggi e domani
Il numero di prodotti riconducibili alle Nanotecnologie è in continua crescita, con potenzialità che, al momento, sono ritenute infinite. Ad oggi le nanoparticelle sono state impiegate con successo nella cosmesi, nei coating e nelle vernici per usi specifici, nel settore dell’abbigliamento, con la messa a punto di tessuti tecnici particolari, negli articoli sportivi da competizione o per applicazioni di alta fascia. Sono stati messi a punto anche materiali nanocompositi che, pur utilizzando tecnologie produttive simili a quelle dei materiali massivi, presentano caratteristiche diverse dai compositi con fibre di Carbonio. Nel campo dell’elettronica: hard disk con superfici nanostrutturate permettono di registrazioni ad alta densità, chip con dimensioni sotto i 100 nm. Guardando al futuro, probabilmente molto prossimo, ci si aspettano protesi più resistenti e sempre più biocompatibili, la messa a punto di materiali innovativi che, specie per quanto riguarda il trasporto, permettano un risparmio energetico importante, pur tutelando al massimo la sicurezza, e poi c’è tutto ciò che riguarda l’ambiente dove le Nanotecnologie potranno essere determinanti nei processi a maggior efficienza e meno inquinanti.Date queste premesse, se oggi il mercato legato alle Nanotecnologie è ancora ridotto, il fatto che siano convenientemente applicabili praticamente in ogni settore produttivo, fa supporre che, a breve giro,  le dimensioni possano diventare veramente ragguardevoli. Perché ciò realmente accada, è essenziale che vengano opportunamente valutati, e ridotti al minimo, eventuali rischi e conseguenti implicazioni socio- economiche. Di fatto i possibili effetti sulla salute, in particolare per quanto riguarda l’inserimento di nanoparticelle nel corpo umano, non sono ancora totalmente noti, specie  sul lungo periodo.

Feynman aveva ragione?
Secondo molti l’affermazione di Feynman al meeting del 1959 è ampiamente discutibile dato che la risistemazione degli atomi non si sa a cosa possa portare. O almeno non è oggi prevedibile nel lungo periodo. Nell’immediato è possibile verificare lo stato, ma non c’è certezza riguardo la stabilità nel tempo.Di fatto sono passati più di 50 anni dall’affermazione di Feynman, ma al momento non ci sono ancora risposte o soluzioni certe. Per questo la ricerca pubblica e privata internazionale sta investendo moltissimo, cercando di evitare che la valutazione venga affidata a persone con grande competenza specifica.

 

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