Cos’è la nanotecnologia e come funziona

Il mondo tecnologico e non solo presto potrebbe essere rivoluzionato dalla nanotecnologia, scopriamone di più

La maggior parte di noi non interagisce con la nanoscala nella nostra vita quotidiana, non consapevolmente, comunque. La nanoscala (scala di lunghezza applicabile alla nanotecnologia, solitamente citata come variabile da 1 a 100 nanometri) è piccola. Incredibilmente, fantasticamente, insondabilmente piccola. Un nanometro è una misura della distanza – un miliardesimo di metro, per essere precisi. Se potessimo in qualche modo far saltare in aria un metro fino a raggiungere le dimensioni della Terra, un nanometro avrebbe all’incirca le dimensioni di un acino d’uva.

In poche parole, la nanotecnologia è l’uso della tecnologia per assemblare, smontare e manipolare in altro modo oggetti su questa minuscola scala. Ciò significa controllare singole molecole o persino singoli atomi. Ad esempio, potresti inserire circa quattro molecole d’acqua in un nanometro. Naturalmente, le molecole d’acqua, come praticamente tutto il resto di queste dimensioni, non vogliono necessariamente allinearsi in modo pulito e ordinato. Questo è ciò che rende questo campo così stimolante in cui lavorare.

In effetti, la nanotecnologia non è davvero un campo a sé stante. È il punto in cui la chimica si fonde con la fisica nucleare e la fisica quantistica proietta la sua ombra spettrale. Anche la biologia molecolare può trovare la sua strada nella fase della nanoscala. Un filamento di DNA, che in realtà è un mezzo denso e ricco per immagazzinare informazioni, è largo circa due nanometri, a dimostrazione dell’immenso potere del mondo nanometrico. Per quanto la nanotecnologia sia difficile da sviluppare e implementare, i suoi potenziali usi vanno dalla medicina ai circuiti scritti a mano e persino ai ” robot viventi”. E questo è solo l’inizio.

Come funziona? L’universo non è fatto di Lego

Allora come funziona tutto questo? Beh, questa è ancora una domanda aperta. Parte della difficoltà sta nel riuscire a distinguere tra le materie prime – singoli atomi o molecole – e le nanomacchine che le stanno manipolando. Questo perché le macchine sono esse stesse costituite da atomi e molecole che interagiscono con i materiali in modo molto diverso da qualcosa su macroscala come un braccio robotico. Le nanomacchine non possono afferrare, sollevare e spingere allo stesso modo a causa dei potenti effetti dell’elettrochimica su quella scala.

Tuttavia, questi ostacoli possono anche offrire nuove opportunità. Ad esempio, Cas9 è un enzima in grado di seguire le istruzioni per tagliare un filamento di DNA in un punto specifico. Gli scienziati hanno scoperto come utilizzare questa nanomacchina naturale per riparare con precisione il DNA danneggiato. Ciò dimostra che, almeno in linea di principio, atomi e molecole possono essere disposti in modo tale da agire come macchine controllabili su scala nanometrica. E se una nanomacchina può esistere, possono esistere anche le altre.

Un’importante area di interesse sono i nanobot autoreplicanti. L’obiettivo di queste macchine sarebbe quello di costruire più copie di se stesse. Un singolo nanobot che manipola un atomo alla volta impiegherebbe un tempo incredibilmente lungo per assemblare qualcosa di considerevole, ma un singolo nanobot che potrebbe creare una copia di se stesso in un’ora finirebbe con oltre 16 milioni di copie di se stesso dopo un giorno grazie alla crescita esponenziale, e queste macchine potrebbero quindi lavorare insieme per assemblare prodotti più grandi in meno tempo.

Questa è la speranza, ed ovviamente abbiamo parlato solo di alcuni aspetti che riguardano questo affascinante campo che potrebbe influenzare drasticamente il nostro prossimo futuro.