Una tecnologia potente, ma non priva di rischi

Il fisico Richard Feynman ha descritto per la prima volta la nanotecnologia al pubblico nel 1959. La definì come sintesi attraverso la ricostituzione di atomi e molecole. Su questa scala, definita nanoscala, la nanotecnologia comprende scienza, medicina, ingegneria, informatica e robotica.

Le nanotecnologie hanno registrato importanti progressi e nuovi straordinari impieghi ogni anno. L’energia, la robotica, l’agricoltura, la salute, il calcolo, l’intelligence militare e la produzione hanno registrato progressi straordinari. Questi sono solo alcuni esempi dei campi in cui la nanotecnologia ha fatto passi da gigante.

La nanotecnologia può ridimensionare e manipolare le particelle per produrre legami chimici che possono essere centinaia di volte più potenti dell’acciaio. Questi legami espandono la superficie di un materiale in modo che un maggior numero di atomi possa interagire con esso, aumentandone la resistenza, la conduttività e la malleabilità rispetto agli equivalenti di dimensioni naturali. La densità, la leggerezza, le dimensioni, la trasparenza, la capacità di riflettere le onde o di assorbirle di un prodotto nanotecnologico dipendono dal modo in cui le particelle vengono trattate: i nanomateriali sono il prodotto della manipolazione delle particelle.

Nanomateriali

Secondo questo articolo, i nanomateriali sono classificati in due categorie principali: quelli presenti in natura (come l’emoglobina del sangue) e quelli sviluppati artificialmente (come i quantum dots). Esistono quattro categorie principali di nanomateriali prodotti artificialmente: dendrimeri, a base di metallo, a base di carbonio e nanocompositi. I dendrimeri si espandono verso l’esterno da un nucleo forte o verso l’interno da un guscio esterno solido, mentre i nanomateriali a base di carbonio e di metallo si formano attraverso la manipolazione chimica degli elementi per ottenere costrutti di micro-materia, e i nanocompositi combinano diversi nanomateriali e materiali su larga scala ad alto volume. Il nanometro, o un miliardesimo di metro, va utilizzato in ingegneria perché una sostanza sia classificata come nanomateriale.

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nanomaterials by nanotechnology

La nostra vita quotidiana comprende già una quantità significativa di nanotecnologie. Negli ultimi anni, ad esempio, sono stati sviluppati veicoli leggeri per la strada, il mare, l’aria e lo spazio utilizzando le nanotecnologie, che hanno migliorato le apparecchiature di imaging, i metodi diagnostici e persino aspetti della medicina stessa, come la consegna di antigeni alle cellule danneggiate senza toccare quelle sane.

Nanodispositivi

I nanorobot sono macchine minuscole progettate per svolgere un’attività specifica. Hanno avuto un ruolo importante in molti sviluppi moderni: nella virologia, nell’energia pulita, nella filtrazione dell’acqua e nella stampa 3D. Hanno funzionato sia su materiali bioorganici che su materia inorganica. I nanorobot hanno una varietà di usi, tra cui la somministrazione di farmaci, il movimento collettivo per aumentare la raccolta di energia eolica e solare, la pulizia dell’acqua contaminata e la connessione collettiva per riprodurre un oggetto 3D per svolgere la funzione prevista.

L’autoriparazione delle superfici strutturali è attualmente in fase di sperimentazione. La capacità delle nanotecnologie di attaccarsi a strade, ponti e treni deteriorati per riparare problemi strutturali e carenze di materiale potrebbe essere significativa per le infrastrutture del settore trasporti.

È in corso anche la sintesi enzimatica e lo sviluppo di etanolo sintetico. L’etanolo è una risorsa limitata, generata naturalmente dai fossili e utilizzata per diversi scopi, come: carburante, legante per prodotti per la cura della persona e detergenti per la casa.

Un’altra area di indagine per la quale le nanotecnologie sono attualmente interessate a test reali è quella dei robusti sistemi di batterie industriali ricaricabili. Immaginate di poter produrre una scorta infinita di elettricità. Questo potrebbe diventare fattibile nel prossimo futuro grazie a nanobot utilizzati come sensori autoadattativi che collaborano con nanomateriali creati in generatori autosufficienti in grado di rifornire le città di energia ecologica.

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Un’altra scoperta è rappresentata dai nanochip, che possono contenere la memoria dei computer e dei telefoni su dispositivi di memoria minuscoli. Poiché i nanotransistor sono utilizzati in applicazioni commerciali dal 2014, questo progresso potrebbe non essere troppo lontano.

Le nanotecnologie vengono utilizzate anche per il sequenziamento dei geni, l’ingegneria genetica, la ricerca sulla rigenerazione di tessuti e organi e l’eradicazione di malattie. Anche se si tratta di una delle applicazioni della nanotecnologia più lontane dall’essere attuate in pratica, ha un grande potenziale. In futuro, potremmo essere in grado di costruire il sequenziamento dei geni per aiutare a sradicare le malattie ereditarie e scambiare le sequenze con caratteristiche favorevoli.

Sebbene si possa affermare che le nanotecnologie stiano già avendo un impatto, siamo solo all’inizio del loro sviluppo. Ad esempio, la combinazione di I.A. e nanotecnologie è stata a lungo ipotizzata per i suoi possibili vantaggi nella previsione e nella gestione dell’esplorazione spaziale, nella risoluzione e nella gestione delle catastrofi ambientali attraverso l’analisi di modelli e comportamenti universali. Le applicazioni per eliminare i problemi climatici o creare nuovi sistemi climatici su mondi altrimenti abitabili sono concepibili, anche se molto lontane.

Pro e contro

La nanotecnologia porterà sicuramente con sé diversi vantaggi. Rivoluzionerà molti settori della produzione con la costruzione di nuovi materiali con proprietà specifiche (come la resistenza o la capacità di reagire a eventi esterni e di autoripararsi). Inoltre, sarà anche una tecnologia utile per produrre e gestire l’energia, ma anche per risparmiare sui costi. Ad esempio, i quantum dots sono piccole cellule che producono luce e che potrebbero essere utilizzate per gli schermi o l’illuminazione. Per non parlare dei progressi in medicina, dove per rimuovere le ostruzioni, i nanobot potrebbero essere iniettati nelle arterie di un paziente e gli interventi chirurgici potrebbero diventare notevolmente più efficienti e precisi, e le lesioni potrebbero essere corrette.

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Tuttavia, non possiamo non menzionare i possibili effetti negativi di questa tecnologia. Infatti, le teorie più distopiche suggeriscono che alla fine si verificherà uno scenario noto come “poltiglia grigia“, in cui i nanobot auto-replicanti consumeranno tutto ciò che li circonda per creare copie di se stessi. Altri pensano che i cambiamenti nella produzione avranno un impatto sui posti di lavoro, ma le previsioni più spaventose includono l’uso della nanotecnologia come arma invisibile per spiare le persone o addirittura ucciderle. Mentre la manipolazione genetica potrebbe portare a problemi etici. E infine, pensiamo al potere dell’intelligenza artificiale insieme a quello della nanotecnologia cosa potrebbe fare.