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La possibilità di realizzare sistemi e apparecchiature di dimensioni sub micrometriche rappresenta la più avvincente sfida scientifica e tecnologica dei prossimi decenni. Grazie alla realizzazione di strumenti di dimensioni su scala molecolare, si prospetta infatti la possibilità di una vera e propria rivoluzione nel campo delle tecnologie applicate e dell’industria, in grado di modificare completamente settori strategici che vanno dall’elettronica all’ottica, dalle tecnologie dell’informazione alla sensoristica, dalla robotica alla farmacologia. Tappe fondamentali nella filosofia di questa seconda rivoluzione industriale sono il 1959, anno in cui Richard Feynman segna la nascita ideale delle nanotecnologie nel corso di una ormai famosa conferenza al CALTECH, There’s plenty of room at the bottom, il 1974, quando per la prima volta Norio Taniguchi, dell’Università di Tokio, conia il temine “nanotecnologia”, ed il 1986 che vede Eric Drexler pubblicare “Engines of creation”, libro destinato a suscitare enorme entusiasmo e attese per questa nuova disciplina.
Da un punto di vista più pratico, in tutti questi anni ed ancora oggi, continua l’attività di laboratori di ricerca in ogni parte del mondo per realizzare quelle che possono sembrare delle aspettative fantascientifiche. Microchip con una velocità di elaborazione migliaia di volte maggiore rispetto agli standard attuali, nuovi sensori per la diagnostica medica così piccoli da poter esser inseriti in una capsula consentendo di trasmettere immagini dall’interno del corpo umano, “macchine molecolari” in grado di riparare cellule danneggiate o di organizzarsi come veri e propri robot autoreplicanti.
Proprio per il contributo nello sviluppo delle nanotecnologie la Inamori Foundation ha deciso di assegnare a George Whitesides, professore di chimica all’Università di Harward a Cambridge, il Premio Kyoto del 2003. Whitesides, alla guida di uno di gruppi più attivi nella ricerca sulle nanotecnologie, ha individuato elementi decisivi per la comprensione dei processi che in natura regolano l’autoassemblaggio delle molecole, processi che potranno essere replicati per costruire dei dispositivi artificiali su scala nanometrica. Su questa linea si collocano ad esempio le ricerche per determinare come le molecole riescano a disporsi su una superficie, formando un unico strato. Il processo chiamato self assembled monolayer (SAM) rappresenta una tecnica importante per costruire singoli strati atomici con proprietà chimiche differenti e per controllare le proprietà delle superfici. Il Kyoto Prize, una medaglia d’oro accompagnata da un assegno di 400.000 euro, è uno dei tre riconoscimenti che ogni anno vengono assegnati in Giappone per premiare le figure che maggiormente si sono distinte in campo scientifico e culturale.
Nelle nanotecnologie, settore strategico della scienza applicata, gli Stati Uniti investono ogni anno più di 700 milioni di dollari. Investimenti che prevedono sia il sostegno delle ricerche più avanzate sia la diffusione di una nuova cultura interdisciplinare tra i giovani laureati. A livello nanometrico infatti, biologia, chimica, meccanica, elettronica e molti altri settori scientifici divengono strettamente correlati tra loro ed è per questo che per sviluppare queste nuove tecnologie è indispensabile il contributo coordinato di più discipline.
Proprio per favorire uno studio più intuitivo della chimica nasce ora una nuova applicazione delle nanotecnologie. Un gruppo di ricercatori del Texas ha pensato infatti di realizzare delle molecole con una forma umana. Questa chimica antropomorfa si basa sulle “NanoKids” strutture con un corpo fatto di atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno. James Tour, della Rice University di Houston, uno dei padri di questa particolarissima popolazione, ha dichiarato che nel suo laboratorio vivono intere comunità di queste “molecole umane”. I ricercatori si servono di molecole disponibili con grande facilità per realizzare le loro strutture. Il corpo è formato utilizzando un anello benzenico o un esagono composto da atomi di carbonio. Gli arti, realizzati con atomi di carbonio e idrogeno, vengono fissati utilizzando degli ioduri. Per la testa di questi particolari umanoidi si ricorre agli alcoli mentre per gli occhi si utilizzano atomi di ossigeno. I primi NanoKids sono venuti alla luce nel 2001. Obiettivo dei ricercatori? Spiegare la chimica parlando di gambe e braccia al posto dei gruppi alchilici o acetile