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Sai cosa sono realmente le nanotecnologie? Come cambieranno il nostro futuro e quali siano i potenziali rischi e vantaggi derivanti da un loro utilizzo intensivo?

In questo nuovissimo post ho dato il meglio di me. Ti renderò partecipe di processi ad altissimo valore scientifico e tecnologico.

Sei pronto? Partiamo in quarta.

Cosa sono le nanotecnologie?

Le nanotecnologie sono uno sviluppo, tutto sommato recente, della ricerca scientifica. Si occupano di comprendere e manipolare le proprietà della materia nella scala del nanometro (un miliardesimo di metro).Zaino Sleek'r it Jeansy Eastpak Zalando Aminimal Orbit CqStB

In pratica, ti sto parlando dello studio e dell’applicazione di materiali di piccolissime dimensioni, utilizzabili nei più svariati ambiti scientifici: dalla chimica alla biologia, passando per le scienze dei materiali e dall’ingegneria.

Nonostante sia un ramo abbastanza recente della scienza applicata, Richard Feynman, fisico statunitense, fu il primo ad accennare la possibilità di manipolare il “microscopico” nel suo discorso, tenuto al CalTech, “There’s a Plenty of Room at the Bottom” (California Institute of Technology, 1959).

In seguito, grazie al progresso tecnologico, questa scienza ha iniziato a prendere vita e ha compiuto enormi passi avanti. Negli anni ‘90 ci sono stati diversi investimenti nel campo delle nano-scienze proprio perché, queste, garantivano la risoluzione di una serie di problemi ancora esistenti in campo industriale.

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Perché manipolare la materia?

La materia, come noi la conosciamo, mostra delle proprietà fisiche costanti rispetto alle proprie dimensioni. Tuttavia, se ci avviciniamo alla scala nanometrica, queste proprietà cambiano considerevolmente. Alcuni materiali, ad esempio, possono assumere proprietà magnetiche differenti o diventare più resistenti, mentre altri possono diventare migliori conduttori di calore o di elettricità, chimicamente reattivi o riflettere la luce in modo diverso. Le particelle, quando diventano nanoscopiche, aumentano la presenza degli atomi sulla propria superficie; ed è questa prerogativa che conferisce ai diversi materiali proprietà differenti.

Scienziati ed ingegneri, quindi, stanno utilizzando le nanotecnologie per sviluppare materiali più leggeri, più resistenti e più reattivi, rispetto alla loro controparte di maggiori dimensioni.

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Il futuro è nanotech.

Tra le possibili applicazioni più affascinanti delle nanotecnologie ritroviamo l’idea di impiegare nanotubi di carbonio per realizzare un ascensore in grado di salire fino all’orbita del pianeta: questa idea, concepita per la prima volta da Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, sta venendo rivalutata dalla NASA proprio in questo periodo.

Ok, per adesso, parliamo ancora di fantascienza, ma ammettilo: non sarebbe stupendo?

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Per farti un altro esempio, il telescopio europeo Newton utilizza delle piastre riflettenti i raggi X, con delle irregolarità di 0.4 nm. Realizzati tramite processi ad altissima tecnologia.

 Per tornare sul nostro pianeta, parliamo di nanotecnologie utili nella vita di tutti i giorni. In campo automobilistico, per esempio, le vernici delle automobili potrebbero avere una struttura a petalo di loto, per fare scivolare via lo sporco, oppure fungere da cella solare (progetto ancora in via di sviluppo) e quindi ricaricare la batteria del mezzo. I parabrezza, rivestiti in nanoparticelle, oltre ad agire sulla climatizzazione, facendo riflettere la luce, potrebbero diventare resistenti a graffi e atri tipi di urti meccanici.

Le nanotecnologie, inoltre, possono essere la soluzione per parecchi problemi di tipo ambientaleA Set Guess Bobbi Mano Inside Borsa Pewterstone Tote Out aFa14SYq. I LED che troviamo dovunque, per esempio, (dai televisori alle lampadine) sono prodotti dalle nanotecnologie e ci permettono un risparmio energetico di circa il 50% rispetto ad una lampadina normale. Inoltre, membrane ceramiche con pori nanometrici permettono il trattamento dei liquidi per rendere l’acqua potabile ed il filtraggio di batteri e virus.

Il perfezionamento delle tecnologie a livello nanometrico ha permesso di ridare vita ad idee tramontate, come l’utilizzo di velivoli ad energia solare. Se vuoi saperne di più, ti lascio un link riguardante il progetto HELIOS della NASA.

La nanotecnologia può anche fornire catalizzatori (nanoparticelle d’oro) per celle a combustile, oppure catalizzatori per l’eliminazione di odori. Può fornire processi per la realizzazione di nanostampe di metalli, plastiche e per la miniaturizzazione di chip.

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Nanotech in medicina.

Tutti i farmaci, si sa, interagiscono con l’organismo producendo diversi effetti collaterali. Attraverso le nanotecnologie, invece, è possibile creare delle strutture cave di dimensioni nanometriche: all’interno delle quali è possibile inserire macromolecole organiche al fine di “targettizzare” la distribuzione di un farmaco solo in determinate aree dell’organismo (evitando gli effetti collaterali).

É in fase di sviluppo un’applicazione per il trapianto di retina con capacità adattativa. Questa protesi permette il recupero parziale della vista in caso di cecità derivante da retina pigmentosa. La procedura consiste nell’inserimento di una pellicola con elettrodi miniaturizzati posti nell’occhio del paziente, a stretto contatto con la retina. La pellicola, poi, riceverebbe le immagini da una telecamera posta su un paio di occhiali e li trasmetterebbe direttamente alla retina.

Altri impieghi in ambito medico, meno invasivi, possono essere microsensori e microcalcolatori integrati nei vestiti per poter monitorare i parametri vitali delle persone. Questi dispositivi, in caso di problemi fisici, saranno in grado di avvisare i familiari, o il proprio medico, fornendo la posizione del malcapitato tramite un GPS incorporato.

Lab on a chip.

Nei laboratori di analisi, al momento, si dispone di selezionatori di cellule in grado di separare le cellule tramite l’uso di un raggio laser. Il problema è che questi macchinari sono molto grandi.

Con le nanotecnologie, ti dirò, sarebbe tutta un’altra storia.

Sarebbe possibile rimpiazzare questi enormi marchingegni con un progetto in via di sviluppo: il cosiddetto Lab-On-A-Chip. La struttura presenta diversi chip grandi pochi centimetri con una serie di nanodispositivi disposti sulla propria superficie. Questi agiscono in maniera coordinata per svolgere i diversi compiti delle classiche strumentazioni da laboratorio. Se questi “nanolaboratori” dovessero funzionare, il mondo della biologia verrebbe rivoluzionato: non solo saremmo in grado di seguire le cellule lungo tutto il corso della loro vita, ma saremmo capaci di stimolarle e decifrare la loro reazione a differenti stimoli su questi potentissimi chip miniaturizzati.

Conclusione.

Le nanotecnologie sono un ramo della scienza applicata molto importante per il nostro futuro e possono essere applicate nei più disparati settori.

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Le nanotecnologie sono già presenti in natura, le nostre cellule (tue e mie) contengono degli organelli che permettono il loro funzionamento, come i ribosomi (20nm) e gli enzimi per la replicazione e la trascrizione del DNA. Alcuni animali, addirittura, le sfruttano per sopravvivere. Ad esempio, i gechi presentano, sulle proprie zampe, dei finissimi peli che gli consentono di camminare su muri e soffitti.

Riprodurre in laboratorio la capacità di questi animali, magari per produrre del materiale aderente e altamente funzionale, non è altro che emulare la natura. Utilizzare le nanotecnologie non è diverso da ciò che l’uomo ha fatto fin da tempi antichissimi. Abbiamo sempre modificato ciò che ci circonda, ed ora, siamo in grado di farlo anche in piccole dimensioni.

Come disse il grande Schulenburg:

“Non ci si deve fare intimorire dalla complessità della nanotecnologia. Anche la mela è un insieme complesso di cellule, ribosomi e DNA, ma resta con tutto ciò un frutto appetibilissimo e come ogni buona nanotecnologia, facile da usare.” (Commissione Europea, 2004).

BIBLIOGRAFIA

 

A cura di Nicholas Corneli. Revisionato da Mirko Zago e Angelica Piccinni.


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Biotecnologo farmaceutico estroverso e curioso. Appassionato di tecnologia, fanatico di film ed accanito lettore.

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