Un nanometro è la millesima parte di un millesimo di millimetro. Uno spazio talmente piccolo che bastano una decina di atomi per riempirlo. Ma abbastanza grande da promettere una rivoluzione tecnologica che è ormai alle porte: quella delle nanotecnologie. Tubicini di carbonio mille volte più sottili di un capello umano, interruttori di una sola molecola, sonde che navigano nei vasi sanguigni, memorie per calcolatori un milione di volte più capienti di quelle attuali. Questi, e molti altri ancora, sono i miracoli che ci promette la nuova disciplina.
Alcuni sono già realtà, molti sono per ora progetti, altri ancora sono appena idee nella mente degli scienziati. Ma da quando esistono strumenti in grado di spostare e assemblare gli atomi e le molecole uno per uno come i pezzi di un lego, le possibilità si fanno quasi infinite. E per fare il punto sui risultati fin qui ottenuti e discutere le prospettive future, ricercatori provenienti da tutto il mondo si sono trovati il 15 e 16 aprile a Roma per il “Primo forum sulle nanotecnologie” organizzato dalla Fondazione El.B.A (Electronics Biotechnology Advanced) e dal Foresight Institute di Palo Alto.
Da quando l’idea della nanotecnologia è stata lanciata nel 1959, ci sono voluti diversi anni prima dell’arrivo dei primi strumenti che permettessero di metterla in pratica. Ma ora i tempi sono maturi per raccogliere i primi frutti. “Già oggi le nanotecnologie hanno un impatto commerciale molto forte”, afferma Claudio Nicolini, dell’Università di Genova e presidente della Fondazione El.B.A. E Federico Capasso, direttore del Dipartimento di fisica dei semiconduttori dei laboratori Bell-Lucent Technologies, fa subito un esempio: “Senza la nanotecnologia Internet non avrebbe lo straordinario sviluppo che oggi conosciamo”. Infatti, nelle fibre ottiche delle dorsali principali della rete, viaggiano da 2,5 a 10 miliardi di bit al secondo. Sono impulsi luminosi generati da laser a semiconduttore realizzati grazie alla nanotecnologia. Ed è ancora poco. Qualche mese fa la Lucent Technologies ha presentato WaveStar, un sistema in grado di inviare un fiume di 400 miliardi di bit al secondo in una singola fibra.
Ma il vero fiore all’occhiello di Capasso è il laser a cascata quantistica. Si tratta di un laser che emette radiazione infrarossa, il cui “cuore” è un semiconduttore costituito da diversi strati atomici. La frequenza della radiazione emessa dipende dalla distanza tra gli strati che grazie alla nanotecnologia può essere controllata in modo molto preciso. “Il nostro laser riesce a rivelare tracce anche minime di alcune molecole, ne basta una su un miliardo”, spiega Capasso.
“Le potenziali applicazioni sono numerosissime: dal controllo dell’inquinamento ambientale, alla diagnosi precoce di alcune malattie”. Come l’ulcera, per esempio. Il paziente dovrà semplicemente soffiare in un contenitore attraversato dal fascio laser, che rivelerà se nel suo alito c’è dell’ammoniaca prodotta dal batterio dell’ulcera. Tutto questo ben prima che si manifestino i primi disturbi, con un esame che fornisce risposte istantanee e soprattutto non è invasivo. E lo stesso sistema potrebbe servire anche per il terribile tumore del colon.
Anche l’industria dei computer inizia a apprezzare i vantaggi delle nanotecnologie. Per esempio nel settore delle memorie. I dischi rigidi attuali sono ricoperti da un sottile strato magnetico le cui molecole si comportano come microcalamite. Ogni bit viene registrato orientandole in un verso o nell’altro. Il problema è che le microcalamite hanno una tendenza naturale al disordine, e per registrare un bit bisogna magnetizzare una superficie abbastanza grande da superare questa tendenza. Ecco il limite alla capienza dei dischi. Ma se grazie agli strumenti delle nanotecnologie ciascuna molecola-microcalamita venisse posizionata in modo ordinato, ogni bit potrebbe occupare uno spazio molto minore e la capacità dei dischi verrebbe moltiplicata in modo straordinario. Secondo Marc Welland, dell’Università di Cambridge, i primi hard disk “nanotecnologici” potrebbero arrivare sul mercato nei prossimi cinque anni.
Ma perché limitarsi alle memorie? Eshel Ben-Jacob, dell’Università di Tel Aviv, ha già in mente i nanochip. Che si potrebbero basare su due principi. Primo: i legami chimici tra gli atomi di una molecola possono funzionare come “tunnel” per superare la barriera di potenziale elettrico che esiste tra loro. Secondo: oggi sappiamo come ricoprire una molecola di Dna con atomi di metallo, formando così un cavo conduttore che oltretutto si assembla da solo (come appunto il Dna). Combinando le due cose, Ben-Jacob ha già nel cassetto lo schema di un transistor, cioè il componente fondamentale di ogni circuito logico, grande quanto una singola molecola.
Nei cassetti di Robert Freitas del Foresight Institute c’è invece un altro progetto, che comincia ad avvicinarsi alla fantascienza. Quello del globulo rosso artificiale, costruito mettendo assieme 18 miliardi di atomi di carbonio in una struttura simile al diamante. Il risultato sarebbe una specie di spugna del diametro di un millesimo di millimetro in grado di intrappolare nove miliardi di molecole di ossigeno e di anidride carbonica, cioè 236 volte di più di un globulo rosso naturale, e di rilasciarli a comando. Cosa potrebbe fare un uomo a cui venisse iniettata la dose massima di queste nanobombole? Per esempio restarsene tranquillo per quattro ore filate sul fondo di una piscina, oppure correre a tutta forza per un quarto d’ora senza mai tirare il fiato, assicura Freitas.
Da qui in poi le idee si fanno davvero fantascientifiche: microrobot in grado di riparare i danni ai tessuti, di uccidere i microorganismi patogeni, addirittura di bloccare o invertire i meccanismi dell’invecchiamento. E così fa capolino anche l’idea dell’immortalità. Tanto che due “guru” delle nanotecnologie come Eric Drexler (i cui lavori per la verità hanno suscitato qualche perplessità tra i suoi colleghi) e Ralph Merkle, hanno già dato istruzioni per essere ibernati in attesa di un nano-futuro migliore. Con una domanda che sorge spontanea: non è che un overdose di nanomacchine ogni tanto dia alla testa ai superuomini?
