L'invasione delle nano macchine

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Quest'illustrazione che mostra un nanorobot sulla testa di uno spillo (dal diametro di un millimetro) precorre l'utilizzo futuro di queste microscopici concentrati di altissima tecnologia nei campi più svariati. Al primo posto in assoluto il campo medico, dove per esempio questa mini siringa potrà iniettare un farmaco specifico, muovendosi all'interno del corpo umano. Il piccolo ragno computerizzato è infatti dotato di zampe che gli permetteranno di raggiungere il luogo in cui agire in modo mirato. L'ordine di grandezza su cui lavorano le nanotecnologie è il nanometro, dove nano è il prefisso di unità di misura che moltiplica il valore di questa per 10-9. Un nanometro equivale cioè a 10-9 metri.

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Una vespa al microscopio con una particolarità: l'insetto (classe Hymenoptera) tiene stretto tra le sue mandibole un microchip, un circuito integrato che contiene transistor e connessioni elettriche.
Un dossier sulle nanotecnologie pubblicato su Focus n.122 (dicembre 2002) ha fatto luce sui nuovi sviluppi del "piccolissimo". Nel campo dell'elettronica la ricerca è particolarmente vivace visto che costruire transistor sempre più piccoli consente ai bit nei circuiti integrati di muoversi in modo più veloce. Maggiore velocità in questo ambito significa, ad esempio, computer sempre più veloci.
Nel 2003 transistor di 90 nanometri saranno realtà.

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I ricercatori che lavorano nel campo delle nanotecnologie con lo scopo di progettare congegni che riproducano funzionalità di atomi e molecole, non ne vogliono sentir parlare. È chiaro che non riusciranno mai a infilare un'equipe medica in un sottomarino microscopico e a spedire il tutto in una vena del sangue, come avveniva nel celebre film del 1966 Viaggio allucinante (Fantastic Voyage).
Quello che sono riusciti a fare nel laboratorio della MicroTEC presso Duisburg (Germania) è stato comunque costruire un sottomarino utilizzando laser computerizzati per polimerizzare (solidificare) del liquido acrilico riproducendolo la forma del sottomarino della foto.
Per conoscere le svariate applicazioni delle nanotecnologie vi rimandiamo ad un dettagliato servizio nel numero 98 di Focus (dicembre 2000): "Mini, micro, nano".

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Meraviglia o terrore? Quale delle due per la nuova scienza che progetta di costruire macchine delle dimensioni di una molecola, o più piccole, capaci di gareggiare con gli atomi? Macchine, e non per modo di dire: hanno motori, computer di bordo e strumenti per "fare qualcosa" (anche dentro di noi!). Tutto proporzionato, è naturale, e tutto in violazione alle comuni leggi della fisica: la gravità, la forza di van der Waals (attrazione intermolecolare), la seconda legge della termodinamica (il calore fluisce da un corpo caldo a uno freddo), la tensione superficiale... contano poco o nulla per un robot grande un atomo.

È ANCORA FUTURO Il primo a sognare macchine così, nel 1959, è stato Richard Feynman (Nobel per la fisica 1965), quando ancora non esistevano né la parola "nanotecnologia" né gli strumenti per assemblare nanostrutture, come il microscopio a forza atomica (1986), uno dei principali attrezzi per l'osservazione e la manipolazione della materia in scala nanometrica (vedi "La scienza incontra l'arte"). A che punto siamo oggi? Per le idee rappresentate in queste pagine dai disegni di tre artisti è ancora piena fantascienza. Sono però "mondi possibili" e la nostra domanda è, di nuovo, sogno o incubo? Che cosa ne pensi?

I MANGIA-LIPIDI Non c'è tempo da perdere: quest'arteria è ingombra di placche di grasso! Da smaltire, prima che succeda qualcosa di peggio. Una flotta di nanorobot rimuove il materiale lipidico e lo digerisce direttamente sul posto. (© Tim Fonseca)

[Elisabetta Intini, 15 maggio 2008]

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Come nascono i pensieri, le parole, le immagini? Che cosa è, per davvero, la memoria? La risposta verrà nano-centrali che raccoglieranno i segnali elettrici e chimici dei neuroni, li interpreteranno, saranno capaci di ripararli, se necessario, e infine ce li spiegheranno. (© Tim Fonseca)

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Come macchine al lavoro su di una strada sconnessa, questi nanorobot stanno sostituendo un tratto di dna. È il sogno dei sogni, per i ricercatori: costruire macchine di dimensioni molecolari capaci di lavorare sul codice genetico (nostro, degli animali, delle piante) per rimediare agli "errori della natura"... (© Victor Habbick Visions / Science Photo Library)

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"Zzzzzz"... Sembra quasi di sentirlo, il ronzio dei nano-rasoi (ma è solo immaginazione), mentre falciano peli e pelucchi. Per la Rasatura Perfetta e la Depilazione Come Non l'Hai Mai Conosciuta... Addio, creme e cerette! (© Tim Fonseca)

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I nano-netturbini tengono pulite le vie respiratorie, spazzando via polveri e altre schifezze accumulate nei polmoni. Sicuramente avete notato i cassonetti-digeritori: nulla va in discarica, qui. (© Tim Fonseca)

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Sembrano stalagmiti, quelle cresciute sulla parete di questo vaso sanguigno, invece sono ispessimenti potenzialmente pericolosi perché ostacolano il flusso del sangue. A rimuoverli ci pensa il nano-speleologo, che poi li analizzerà nel suo laboratorio incorporato e, se necessario, darà l'allarme. (© Friedrich Saurer / Science Photo Library)

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È in corso un'infezione e servono rinforzi: arrivano i nano-poliziotti, che sferzano i cattivi patogeni, li catturano e danno loro la fine che meritano nel tritatutto addominale! Gli anticorpi possono prendersi una vacanza. (© Tim Fonseca)

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Il modulo si adagia delicatamente su quello che potrebbe essere un terribile nemico. Estroflette l'appendice a siringa e si prepara alla biopsia in loco, e se è tumore... tornerà, questa volta per iniettare il farmaco giusto, senza danneggiare una sola molecola sana. (© Roger Harris / Science Photo Library)

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È questa l'arma definitiva contro il cancro? Minaccioso e letale come ci si aspetta da un vero guerriero, la nanomacchina da combattimento sostituirà il bisturi, ma anche - e soprattutto - la chemio, portando fin dentro al nemico il farmaco capace di distruggerlo. (© Victor Habbick Visions / Science Photo Library)

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Il nano-propulsore dà un passaggio allo spermatozoo verso la cellula uovo. Il trasporto risolverà i tanti problemi di infertilità tipici dei nostri tempi e renderà vecchie e superate le discussioni sulla fecondazione artificiale. (© Victor Habbick Visions / Science Photo Library)

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Le nano-babysitter vigilano sull'embrione, e al primo segnale d'allarme chiamano in aiuto i nano-operai del dna, i pulitori, gli spazzini. In questo mondo perfetto tutti i bambini nascono perfetti. (© Christian Darkin / Science Photo Library)

È questa l'arma definitiva contro il cancro? Minaccioso e letale come ci si aspetta da un vero guerriero, la nanomacchina da combattimento sostituirà il bisturi, ma anche - e soprattutto - la chemio, portando fin dentro al nemico il farmaco capace di distruggerlo. (© Victor Habbick Visions / Science Photo Library)