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Nanomondi: tecnologie ispirate alla natura


 
   
 

a cura di Federico Pedrocchi e Andrea Sacchi

Roberto Cingolani, direttore scientifico dell'Istituto Italiano di Tecnologie (IIT), risponde ad alcune domande riguardanti il tema delle nanotecnologie, che Moebius sta affrontando da diverso tempo grazie al progetto europeo Nanopinion. Questo progetto, a cui anche Moebius sta partecipando, ha evidenziato infatti come le reazioni dell'opinione pubblica siano estremamente differenti proprio in relazione al contesto di applicazione.
Molti dei dubbi riguardo questo nuovo e promettente nano-universo riguardano l'ampia varietà di campi nei quali le nanotecnologie possono trovare applicazione pratica. Le nanotech spaziano infatti dalla medicina alla chimica industriale, dall'ingegneria alla fisica dei materiali.

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Cingolani infatti, facendo un po' il punto della situazione, mette in evidenza un importante aspetto di questo nuovo settore. Finché si copiano strutture biologiche del vivente, operando con atomi normalmente presenti in natura (come idrogeno, carbonio, ossigeno e azoto), possiamo essere abbastanza sicuri della non pericolosità di questi nano-prodotti. Questo perché sono atomi che la natura ha selezionato, nel corso di tre miliardi di anni di evoluzione, come elementi chiave per la vita.

Il problema potrebbe nascere infatti quando vengono impiegati atomi differenti, e qui Cingolani solleva due differenti questioni:
1. Innanzitutto sapere esattamente come operare con atomi che tipicamente non sono presenti nelle strutture viventi
2. il problema di definire regole chiare e precise, capendo cioè come definire il pericolo e la tossicità di uno specifico elemento.

Queste caratteristiche infatti non possono essere estese dal mondo del macro a quello del micro: basti pensare all'oro, elemento inerte nel mondo macroscopico (tanto da venire utilizzato per protesi dentarie), ma che diventa molto pericoloso in ambito nanotecnologico, dove una sfera di pochi atomi del prezioso metallo può avere effetti estremamente tossici.

La pericolosità di questi elementi è infatti profondamente legata a dose, dimensione, forma, composizione chimica e modalità di contatto (per esempio se assunto per ingestione, respirazione o contatto transdermico).
Tra le peculiarità che rendono molto promettenti questi nuovi approcci nanotecnologici, ci sono sicuramente il risparmio di materiale per la costruzione di nuovi prodotti, creati per addizione "atomo per atomo" piuttosto che per rimozione di materia, come classicamente avviene tutt'oggi.

Secondariamente, è possibile sfruttare materiali già esistenti ma di scarto, per trasformarli in materiali intelligenti, modificandone le caratteristiche chimico-fisiche, come per esempio la resistenza alla trazione, la conducibilità elettrica, e così via.

Infine, Cingolani racconta di un nuovo prototipo di batteria, la quale sarebbe in grado di garantire maggiori performance in fatto di resistenza e numero di cicli di ricarica. Queste batterie sfruttano uno tra i più promettenti nano-materiali: il grafene. Basterebbe infatti sostituire l'anodo delle normali batterie (tipicamente in grafite) con un corrispettivo a base di grafene, per migliorarne sensibilmente le caratteristiche.

 

16.09.2014

 

 

 

 

 

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