Nell’incredibile mondo del sempre più piccolo

In un laboratorio segreto sotterraneo degli Stati Uniti uno scienziato sta per essere sottoposto ad un delicato intervento chirurgico che consiste nella rimozione di un ematoma cerebrale mediante un raggio laser. Fin qui non ci sarebbe nulla di strano, se non fosse che l'intervento sarà eseguito, per ragioni di sicurezza, passando direttamente all'interno del suo corpo. In che modo? Miniaturizzando un sommergibile e il suo equipaggio di medici e inoculando il tutto in un'arteria. Così, navigando nel flusso sanguigno e dopo una serie di peripezie che costringono l'equipaggio ad abbandonare il sommergibile per raggiungere a nuoto la via di uscita più vicina, ossia il condotto lacrimale dell'occhio, la missione sarà completata nel tempo limite di un'ora (dopodiché tutto ritornerà alle dimensioni reali e il processo di ricrescita provocherà la reazione degli anticorpi, che finiranno col distruggere il sottomarino). Lo scienziato sottoposto all'intervento è proprio l'inventore del metodo di miniaturizzazione e il custode della formula che consente di prolungare i tempi di tale effetto. E' questa, in breve, la trama del film Viaggio allucinante , diretto dal regista Richard Fleischer e proiettato, anche in Italia, nel 1966. Se è vero che una storia simile ancora oggi appare del tutto improbabile, è altrettanto vero che l'idea di poter curare l'uomo dall'interno del suo corpo, impiegando macchine microscopiche, ha di volta in volta accarezzato la mente di alcuni scienziati. Costruire in piccolo, minuscolo, anzi microscopico: è questo il vasto mondo della nanotecnologia, una disciplina scientifica piuttosto recente che consiste nella manipolazione di atomi e molecole delle dimensioni di un nanometro, un miliardesimo di metro, una misura 200.000 volte più piccola dello spessore di un capello. Scopo della ricerca: costruire atomo per atomo, molecola per molecola, macchine nanoscopiche in grado di compiere un lavoro preciso. Va da sé che non si tratta di macchine vere e proprie, ma di molecole che ne sfruttano i principi di funzionamento e che pertanto sono chiamate "macchine molecolari".

Secondo molti scienziati, la nanotecnologia potrebbe offrire infinite possibilità di sviluppo in diversi ambiti, dall'informatica alla medicina. Sebbene finora le applicazioni pratiche delle nanotecnologie siano ancora poche, qualche risultato già si vede: il prototipo di un computer in grado di immagazzinare miliardi d'informazioni in poche molecole di Dna, le testine per dischi magnetici dotate di sensibilità centinaia di volte superiore a quelle di qualche anno fa, microfoni grandi quanto un granello di polvere, materiali nanocompositi, sensori per gas e sistemi fotovoltaici. Si pensi anche ai nanotubi, lunghe molecole filiformi di puro carbonio che hanno durezza simile a quella del diamante e che potrebbero sostituire il silicio nella produzione dei chip elettronici: si otterrebbero computer più veloci e di dimensioni ridotte. Tuttavia il prezzo dei nanotubi è ancora proibitivo per le aziende, perché è dieci volte superiore a quello dell'oro. Ciò nonostante, la General Motors già impiega nanotubi aggiunti in parti di plastica elettrificate per fare meglio aderire la vernice alla carrozzeria di alcuni modelli di automobili.

Ma non è tutto: si sta anche progettando la costruzione di nuovi materiali o leghe leggere, più resistenti dell'acciaio, per risparmiare sui costi dei voli spaziali. E i futurologi già immaginano nanomacchine o minuscoli robot costituiti da pochi atomi che, come il sommergibile di Viaggio allucinante , navigherebbero nel sangue per cercare e distruggere cellule patologiche, oppure per veicolare farmaci direttamente nella cellula.

La nanotecnologia nacque ufficialmente nel dicembre del 1959 ad opera del fisico teorico americano Richard Phillips Feynman, premio Nobel, che tenne una storica conferenza al meeting annuale del California Institute of Technology, intitolata There's plenty of room at the bottom (C'è un sacco di spazio là in fondo) -, nella quale egli descrisse per la prima volta la possibilità di manipolare gli atomi per costruire oggetti piccolissimi da impiegare come macchine. Ma fu solo nel 1974 che Norio Taniguchi, dell'Università di Tokyo, battezzò questa disciplina col nome di nanotecnologia per distinguerla dalla microtecnologia, ossia l'ingegneria su scala micrometrica, una dimensione nell'ordine di un milionesimo di metro. Le nanotecnologie, quindi, trattano misure ancora più piccole, quelle sub-micrometriche. Ma non solo: mentre le altre tecnologie hanno un approccio top-down, ossia costruiscono in grande per riprodurre in piccolo, la nanoscienza parte dal basso con un approccio bottom up, ossia mette insieme atomi, neutroni e protoni per creare molecole e farle funzionare come si vuole.

I Paesi del G7, Italia inclusa, credono fortemente negli sviluppi futuri e nella ricaduta economica di questa disciplina. Basti pensare al gigantesco programma di ricerca lanciato nel 2000 dall'allora presidente degli Stati Uniti, Bill Clinton, che contempla finanziamenti fino a cinque miliardi di dollari per i prossimi dieci anni, nonché la fondazione di più di trenta centri di ricerca nelle università americane. In questa impresa il Giappone non poteva essere da meno e il suo impegno economico è molto simile a quello degli Stati Uniti. Anche l'Unione Europea ha stanziato somme alquanto cospicue a favore della ricerca nanotecnologica. E in Italia l'Istituto Nazionale per la Fisica della Materia ha costituito due centri di ricerca in nanotecnologia a Pisa (National Enterprise for Nanoscience and Nanotechnology) e a Lecce (National Nanotechnology Laboratory), che per la loro attività nel campo dell'elettronica biomolecolare, della fotolitografia per nanochip e dello studio di nuovi materiali non hanno nulla da invidiare al Mit di Boston, il Massachusetts Institute of Technology.

Di recente proprio a Lecce, durante un seminario, si è parlato dei futuri sviluppi delle nanotecnologie, in particolare nel campo delle telecomunicazioni. Per Internet, per esempio, si pensa ad una Rete su scala mondiale che arrivi alla velocità in un ordine di grandezza dei terabit, ovvero migliaia di miliardi di bit al secondo. Mentre i telefoni cellulari di terza o quarta generazione funzioneranno a 100 megabit al secondo. E si è discusso anche di sensori per il monitoraggio dell'ambiente e di materiali leggeri ultraelastici e ultraresistenti.