Cronaca della conviviale n. 16 del 23 gennaio 2012

Tema: “Nanoscienze e Nanotecnologie: dai nuovi materiali alle scienze della vita”

Relatori: Prof. Salvatore Coluccia 

“Nessuno è perfetto!”. Così si apre il tendone dello spettacolo delle “nanotecnologie”, una rassegna magistralmente illustrateci dal Prof. Salvatore Coluccia, con vezzo familiare chiamato Totò.

In effetti la frase è diretta dal ns. Supertecnologo e futuro Incoming Luigi Luce a Renato Coluccia, che apprestandosi ad introdurre all’auditorio il suo congiunto, sminuiva i suoi ultranoti meriti e pregi personali per accrescere quelli del cugino.

In breve Renato traccia il profilo del consanguineo: poiché questi è nato prima, ha ereditato il nome avito di Salvatore, salvandolo così del vezzoso diminutivo “Totò” e gratificandolo del nome Renato. Breve è la presentazione del Relatore, che assomma tutti i meriti della Stirpe Coluccia (lasciandone i demeriti a Renato – ipse dixit - ): il curriculum riportato sul Bollettino ne descrive in chiaro i trascorsi ed i successi, da ultimi quelli nel campo della nanoscienza.

Dunque, l’argomento trattato è “Nanoscienze e Nanotecnologie: dai nuovi materiali alle scienze della vita”.

Il Relatore inizia col darci due brevi definizioni:

Nanoscienza è lo studio della struttura infinitesimale della materia,

Nanotecnologia è quello delle conseguenti applicazioni.

Ci ricorda (?) che Richard Feynman, Nobel ’65 per la Fisica, in un celebre discorso nel 1959 al Caltech, disse: ”There’s Plenty of Room at the Bottom”, che può tradursi in volgare come: “C’è molto da fare al fondo della dimensione”. Da tale frase prende inizio la ricerca mondiale nel campo della Nanoscienza.

Purtroppo per Feynman, lo aveva precorso dieci anni prima W. Disney che, anche se privo di un Nobel ma gratificato da altro premio e con più ori e mirra, aveva creato ETA BETA, un atomo che divorava naftalina!

Perche il prefisso NANO? Perché siamo nel mondo dell’infinitamente piccolo, ove i sensi umani non penetrano.  Un capello ha un diametro inferiore al millimetro, un battere è meno di un decimo di millimetro, un transistor della serie Pentium (oculate col microscopio il cuore del vostro PC) è dell’ordine di un micron (milionesimo di metro o millesimo di millimetro), un virus scende a meno di un decimo di micron, il DNA si attesta nell’intorno del manometro, miliardesimo di metro o millesimo di micron o (come ha precisato Franco Leone) millesimo di un milionesimo di metro, l’atomo va sotto il nanometro e … al fondo non c’è mai fine (il bosone di Hughes o “particella di Dio”, la più piccola particella quantisticamente definita e forse adesso rilevata, non ha dimensioni).

Per penetrare in questo nanocosmo occorre dunque cambiare scala di misura e ricorrere alle nanotecnologie quale insieme di metodi e tecniche per la manipolazione della materia su scala atomica e molecolare. Con esse si ottiene l’obiettivo di costruire materiali e prodotti con caratteristiche chimico-fisiche speciali, di gran lunga superiori a quelli ottenuti nei normali processi di lavorazione.

Il comportamento a livello nanometrico non può essere previsto in base alle nostre. conoscenze di livello macroscopico: la materia, al passare da dimensioni fisiche visibili a quelle molto piccole del nanocosmo, cambia le sue proprietà chimiche, fisiche, meccaniche, biologiche. L’ignorante crasso e supino direbbe: ALLORA UN DISASTRO!. Invece da tali mutazioni si ottengono risultati sorprendenti in diverse applicazioni, che hanno dato origine a tecnologie alternative con prodotti e processi radicalmente nuovi, a tecnologie abilitanti con un impatto sulla società ampio e spesso imprevedibile, a tecnologie interdisciplinari che sono oggetto di studio e sviluppo di settori scientifici tradizionalmente separati.

Già nel lontano passato i nostri ancestrali conoscevano e praticavano la tecnica della polverizzazione e doping dei materiali: 16.000 anni fa il ns. cavernicolo bisbisbis…nonno sapeva che, macinando le terre, queste cambiavano di colore.

Per altro, l'industria romana del IV secolo d.C., raggiunse un uso sofisticato di tali additivi, con la produzione del vetro dicroico (bicolore): drogavano la silice con polvere d’oro e d’argento (il Venini veneziano ci ha imbrogliato facendoci credere di averlo scoperto lui e facendoci pagare i suoi vasi poco meno della Coppa di Licurgo…), creando cromatismi grazie alla modifica della superficie del manufatto. Il vetro così assumeva una colorazione diversa a seconda che la luce venisse trasmessa attraverso la sua superficie o riflessa dalla stessa: la famosa "Coppa di Licurgo" fu realizzata con tale tecnica.

I materiali nanocompositi rappresentano una nuova classe di materiali dove una almeno delle dimensioni del rinforzo o drogante deve rientrare nell’ordine di grandezza di qualche nanometro. L’impiego di “nanofiller” (termine tecnico per indicare l’elemento drogante) permette di raggiungere un elevato grado di dispersione del nanodopante nella struttura molecolare del materiale, comportandone un elevatissimo rinforzo ed un rivoluzionario miglioramento delle proprietà pur non alterandone la lavorabilità.

Adesso le nanotecnologie stanno cambiando la realtà di gran parte di quanto fatto finora tradizionalmente. L’industria dell’auto ne è un chiaro esempio: il telaio impiega leghe basate su nanotubi di carbonio per la loro alta resistenza ed il basso peso, gli scarichi impiegano catalizzatori basati su ossidi nano-strutturati per ridurre le emissioni a costi ridotti (Euro 5), la verniciatura è drogata con nanopolveri e ricoprenti per aumentarne la durata e ridurre lo sporco, l’acciaio è sostituibile con nano-compositi polimerici, le celle a combustibile iniziano a mandare in pensione i motori a combustione interna, ecc.

Perché oggi le nanotecnologie? Perché il tutto sta creando un mercato di dimensioni impressionanti. I nanotubi hanno, infatti, straordinarie proprietà meccaniche e filandoli si ottengono fibre di tessuti più tenaci del filo della tela del ragno (gioia dei mariti che compreranno un solo vestito a vita per la dolce sposa). Nell’elettronica, poi, le nanotecnologie confermeranno la validità della disgraziatissima (per le ns. tasche) prima legge di Moore, che fa raddoppiare ogni 18 mesi le prestazioni dei processori ed il relativo numero dei transistor, facendo così la felicità della buonanima di Stive Jobs e degli altri costruttori di computer e di tutta l’elettronica professionale e di consumo.

Infatti, qui il Professore va sul difficile, accennando al rapido sviluppo dell’elettronica molecolare o nanoelettronica, che offre un’alternativa detta “bottom-up” all’attuale approccio “top-down” basato sul silicio per la costruzione di circuiti logici e di memoria nei PC (discorso comprensibile dai ns. Brandolese, Sironi ed altri pochi eletti dell’auditorio).

Nel campo della produzione d’energia fotovoltaica, attualmente mondo del silicio e del rutelio (materiale prezioso di alto costo), si prevede una rivoluzione con la sua sostituzione con coloranti organici e la messa sul mercato di celle fotovoltaiche a basso costo (“vernici solari”).

Per riportarci nel mondo del comprensibile, però, adesso il nostro. Virgilio ci presenta alcuni casi affascinanti, quali le superfici autopulenti arrivando anche ad ottenere l’effetto della “pelle di pesca”. Per es., le superfici di cotone, ricoperte da uno strato sottile nanostrutturato di cristalli di cera, permettono di riprodurre ” l’effetto loto”, facendo anche scivolare le particelle di sporco che ivi si depositano (gioia delle mogli che troveranno le ns. cravatte di Marinella sempre esenti da patacche).

Ci parla anche (rivolgendosi al gentil sesso) della cosmetica, ove l’ossido di zinco nanostrutturato permette di avere una protezione completa dalla radiazione solare (creme e belletti vari) e dell’igiene casalinga con materiali che permettono alle superfici di autopulirsi e di creare una barriera contro lo sporco (meglio del Vetril di Maga Magò).

Infine, per il trionfo della classe medica presente, ci parla di garze e cerotti protettivi ed autocuranti (con nanoparticelle d’argento).

Chiude la breve rassegna, poi, quale divinatore lasciandoci attoniti con il doping mirato delle cellule umane grazie all’utilizzo di missili nanometrici autodirigenti che, previa autoindividuazione della cellula bersaglio, ne trapassano la membrana e s’introducono di soppiatto all’interno. Qui, con “coitus non interruptus”, stendono a morte il nemico interno grazie alla carica farmacologia di cui sono armati.

“Tempus fugit” ed il relatore conclude con Einstein: ”La logica ci porta da A a  B, l’immaginazione ovunque”. Per questo la ricerca di base, in casa nostra depressa dalla poca attenzione c he vi presta la Casta, è fondamentale in quanto è la fonte della conoscenza e dello sviluppo.

Alcuni interventi o (più o meno) minirelazioni sono mossi dall’auditorio (Leoni, Sartorio, Nicolosi, Fraschini, Bertolotti) ed infine il ns. Presidente, novello Moro di Venezia, scuote la campana per mandarci tutti satolli ed indottrinati a casa.

Aldo Nicolosi