EOS

Il mondo delle Nanotecnologie

Le nanotecnologie trovano impiego in molte applicazioni del giorno d'oggi. Molte delle innovazioni quotidiane appartengono al settore automotive, elettronica e dell'energia con i nuovi pannelli fotovoltaici ad alto rendimento e le batterie al litio. L'obiettivo delle nanotecnologie è quello di ottenere dispositivi altamente efficienti con il minimo "sforzo" in termini di quantità di materia. Le dimensioni dei nanomateriali spaziano tra i cento e un nanometro: ovvero dimensioni dell'ordine del capello umano e ordini di grandezza dei transistor quantistici. In questi tipi di dispositivi gli elettroni si trovano decisamente molto vicini tra loro, con l'opportunità di avere un maggior vantaggio in termini di velocità di funzionamento e gestione energetica.

La nanotecnologia abbraccia molti campi della scienza, a cominciare dalla chimica organica, biologia molecolare, fisica dei semiconduttori ecc. La ricerca e le applicazioni associate sono altrettanto diversi, vanno dalla fisica dei dispositivi con nuovi approcci basati su un autoassemblaggio molecolare, allo sviluppo di nuovi materiali per dirigere il controllo della materia su scala atomica. I nanomateriali in prodotti automotive comprendono sistemi di batterie ricaricabili ad alta potenza; materiali termoelettrici per il controllo della temperatura; pneumatici a bassa resistenza, additivi per carburanti e convertitori catalitici efficienti per un gas di scarico più pulito. La nanotecnologia potrebbe essere in grado di creare molti nuovi materiali e dispositivi in una vasta gamma di applicazioni, pensiamo alla nanomedicina, nanoelettronica e biomateriali. D'altra parte, come in ogni sviluppo tecnologico le nanotecnologie portano con sè molti problemi legati alla sicurezza. Un deciso dibattito ha avuto luogo sulle loro implicazioni, sollevando molti problemi derivanti da un'eventuale introduzione di nuove tecnologie, tra cui le preoccupazioni circa la tossicità dei nanomateriali, e dei loro effetti potenziali sull'economia globale, così come la speculazione su vari scenari apocalittici. Queste considerazioni hanno indotto molti governi a speciali regolamentazioni sulla nanotecnologia.

La nanotecnologia può avere il suo maggiore impatto nel settore medico. I pazienti potranno ingerire liquidi contenenti nanorobot opportunamente programmati per difendere il corpo umano, attaccando la struttura molecolare delle cellule tumorali e virus. I nanorobot per esempio, potrebbero rallentare o invertire il processo di invecchiamento, e l'aspettativa di vita potrebbe aumentare in modo significativo con un notevole impatto sull'economia globale. Inoltre, i Nanorobot potrebbero anche essere programmati per eseguire interventi chirurgici delicati, senza lasciare le cicatrici della chirurgia convenzionale. Essi potrebbero essere programmati per eseguire interventi di chirurgia estetica, "riorganizzare" la struttura atomica al fine di cambiare le orecchie, il naso, il colore degli occhi o qualunque altra caratteristica fisica di interesse.

La NASA ha sviluppato delle capsule da impiantare sottocute con lo scopo di proteggere gli astronauti dalle radiazioni. Le capsule di nanotubi di carbonio entrano in gioco rilasciando in real time una sostanza per il trattamento medico.

La Microelettronica, fotonica e nanotecnologia costituiscono i principali settori di ricerca che hanno il potenziale di affrontare molte sfide future legate all'assistenza sanitaria, così come alla ricerca di nuovi strumenti di diagnosi; portando con sè un deciso aumento dell'utilizzo delle energie rinnovabili e nuovi sensori per affrontare i problemi legati all'ambiente.

Un giorno, i computer quantistici potrebbero diventare realtà!

Gli analisti prevedono un mercato in forte crescita stimato a circa 65 miliardi di dollari entro il 2019. Un segmento di forte interesse è rappresentato dai nanodispositivi che avranno una crescita del 35% entro lo stesso anno, e quello dei nanomateriali che possiede un buon 80% del mercato. Nelle telecomunicazioni l'impatto delle nanotecnologie è decisamente forte, pensiamo allo sviluppo del Mobile, dal GSM al 4G. Lo sviluppo delle nanotecnologie favorirà il passaggio verso il 5G e nuove tecniche di comunicazione. Le tecnologie radio vedranno ridurre i consumi energetici raggiungendo frequenze superiori ai GHz passando per i THz. L'IoT con i nuovi sistemi NEMS, Nano Electro Mechanical Systems invece che MEMS, Micro Electro Mechanical Systems, permetteranno nuove applicazioni soprattutto nel campo della robotica e della medicina. La fotonica vedrà decisamente i suoi effetti con la nascita di circuiti totalmente ottici senza la necessità di costruire switch di conversione elettro-ottico. La nanotecnologia è già in uso in molti settori delle comunicazioni e altre applicazioni dell'elettronica di elaborazione per fornire sistemi portatili più piccoli, più veloci, in grado di gestire e memorizzare quantità di dati sempre maggiori. La memoria magnetica random access (MRAM) costruita su scala nanometrica è un esempio di nanotecnologia RAM che potrebbe sostituire la maggior parte delle memorie già nei prossimi due anni. I Display per nuovi televisori, computer portatili, telefoni cellulari, sono un esempio classico di nanomateriale applicato a prodotti di elettronica di consumo. Così come gli schermi OLED che offrono immagini più luminose in un formato piatto, con angoli di visione più ampi, un minore consumo energetico e tempi di vita più lunghi. L'utilizzo dei nanomateriali potrebbe portare alla nascita di nuovi tessuti resistenti e abbigliamenti idrorepellenti. Lo sviluppo dei materiali piezoelettrici potrebbe consegnare all'energy harvesting nuove soluzioni e quindi la possibilità di sfruttare energie alternative "passive" con molteplici effetti positivi sull'ambiente e non solo. L'avvento dei nanomateriali potrebbe portare ad una decisa rivoluzione per la conservazione degli alimenti: lavorare a livello di atomo potrebbe estendere la conservazione o modificare altri fattori come il sapore e il colore. La nanotecnologia è un mondo tutto ancora da scoprire, ci sono molte applicazioni che troviamo in commercio ma il bello deve ancora arrivare. La scienza di per sè è relativamente giovane, iniziata verso il 1980/90 con un deciso sviluppo nei primi anni del 2000, tuttora in continua crescita.

Ma la storia era già iniziata nel 1959 quando Richard Feynman propose alcune idee su come sviluppare il mondo micro/nanoscopico: 'There's plenty of room at the bottom'.

Il mondo nanoscopico porta con sè una vasta infinità di applicazioni che possono sfuggire all'occhio umano ma che nel prossimo futuro saranno realtà, con un forte impatto (positivo e negativo) sulla nostra vita economico-sociale.

 

Una risposta

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 20 giugno 2016

Scrivi un commento

EOS