Nanotecnologie, ovvero la capacità di manipolare le cose, spostando a piacimento atomo su atomo. Un settore di ricerca, ma ormai anche industriale, cui i paesi avanzati dedicano attenzione, impegno e soprattutto finanziamenti. L'intuizione di Richard Feynman, nel 1959, è oggi la nuova frontiera tecnologica da raggiungere, occupare e sfruttare. Non senza qualche notevole problema

FRANCO CARLINI

Una lamina rettangolare che può ruotare attorno a un asse orizzontale: è il meccanismo usato nei mulini come nei frullini casalinghi, nonché in molte altre applicazioni. Ma la novità di questa modernissima paletta rotante è data dalle sue dimensioni davvero piccole: 100 nanometri per 300, il che significa che in un capello umano ce ne potrebbero stare 500. In altre parole stiamo lavorando a dimensioni atomiche e in effetti l'asse attorno a cui questa lamina gira è spesso solo poche centinaia di atomi. Un tale «Attuatore rotazionale basato su nanotubuli» è stato costruito nei laboratori di ricerca del dipartimento di fisica dell'università di California a Berkeley e la sua descrizione è comparsa sulla rivista Nature il 24 luglio scorso. Si tratta senza dubbio di un record mondiale, dato che di micromacchine, ovvero di apparati mobili alle dimensioni del micron ce ne sono già moltissimi in circolazione, ma finora nessuno era riuscito a scendere a quelle dimensioni davvero minime.

La macchinetta realizzata da una squadra guidata dal professor Alex Zettl, può essere comandata dall'esterno, applicando una piccola tensione elettrica tra i due poli in cui è immersa. Ma è un giocattolo o serve a qualcosa? Potrebbe essere utilizzata per cambiare l'orientamento di una lamina-specchio e così funzionare come interruttore ottico, ma la si potrebbe anche utilizzare per farla oscillare avanti e indietro, così diventando una sorgente di microonde, o ancora potrebbe servire per nanooperazioni meccaniche, ad esempio per mescolare dei liquidi in microapparati.

Benvenuti dunque nel regno delle nanotecnologie, settore di ricerca, e ormai anche industriale, cui i paesi più avanzati dedicano grande impegno, energie e soprattutto finanziamenti.

L'intuizione che si sarebbe potuti lavorare a queste scale di grandezza minime risale al fisico teorico Richard Feynman, premio Nobel, purtroppo scomparso. Ne parlò in una «lettura» tenuta il 29 dicembre del 1959 durante in congresso annuale della American Physical Society che in quell'anno si tenne in California. E il titolo della affascinante conversazione era «There's Plenty of Room at the Bottom», ovvero "C'è un mucchio di spazio là sotto". Feynman descriveva con assoluta preveggenza la possibilità di manipolare le cose a scala atomica, letteralmente spostando atomo su atomo a piacimento, e per rendere l'idea lanciava l'idea di scrivere l'intero contenuti dei 24 volumi dell'Enciclopedia Britannica sulla punta di uno spillo.

Le ricerche degli anni successivi gli avrebbero dato ragione: nel 1981 nei laboratori di ricerca della Ibm a Zurigo, Gerd Binnig e Heinrich Rohrer (premiati con il Nobel nel 1986) realizzavano il primo microscopio a effetto tunnel (Stm, scanning tunneling microscope) che permetteva di «vedere» la materia sino ai singoli atomi. Nel 1990 un'altra squadra di ricercatori, ma questa volta in California, riusciva a «scrivere» la sigla aziendale, «IBM» usando una versione modificata di quel microscopio per trascinare dei singoli atomi di xenon su una superficie di nichel.

In pratica l'era delle nanotecnologie si era aperta, dato che due tasselli fondamentali erano stati realizzati: vedere gli atomi e spostare gli atomi. Un altro passo entusiasmante nel frattempo era stato compiuto, ovvero la scoperta di una forma del Carbonio ignota: non c'è solo la grafite e il diamante, ma c'è anche il C60, i cui 60 atomi, appunto, si dispongono a forma di pallone di calcio. Il nome assegnato fu quello di «Buckminsterfullerene» in omaggio all'architetto Richard Buckminster Fuller che aveva progettato le cosiddette case geodetiche, con quella forma. Queste sfere di Carbonio vengono chiamate familiarmente «buckyball» e «buckytubes» i nanotubuli artificiali di grafite con i quali si conta di realizzare componenti elettronici a scala nano: in realtà sono già stati realizzati in laboratorio, anche se sono ancora lontani dalle applicazioni commerciali.

In realtà occorre ammettere che il termine nanotecnologie è ormai troppo dilatato e generico perché sotto quell'ombrello linguistico stanno moltissime ricerche, anche assai diverse tra di loro. Un conto infatti è la nanoelettronica, mentre altro è la nanomeccanica e il sogno (per alcuni incubo) dei nanorobot addirittura autoreplicanti.