Innovazione

Dall'universo all'atomo: i viaggi impossibili

Infinitamente grande e immensamente piccolo: le misure delle realtà che sfuggono all'esperienza quotidiana spiegate con un video e una infografica.

Il viaggio che vi proponiamo in questa pagina vi porta dalle misure interstellari - la distanza tra pianeti, stelle, galassie, fino alle inimmaginabili distanze tra un Universo e l'altro - a quelle infinitesimali, tra i componenti del nucleo atomico. Più sotto, una spiegazione sintetica di ciò che sono le nanotecnologie e una bella rappresentazione grafica che mette a confronto le misure della natura che possiamo osservare e toccare, con quelle del nanomondo: un territorio che esploriamo grazie a strumenti straordinari. Infine una carrellata di immagini dal nanomondo: scherzi, che hanno come autori i ricercatori-esploratori di questa frontiera della scienza.

Le misure dell'Universo
Viaggio nella gigantesca immensità del cosmo in un un video di 7 minuti: dalle lucciole alla Luna, al Sole, alla Galassia... Briciole paragonate alle distanze cosmiche, fino all'Universo e oltre.

La nanotecnologia è un campo di ricerca che può essere elasticamente definito come lo studio di strutture funzionali: potremmo dire oggetti, macchine... Se non fosse per le loro dimensioni, tra 1 e 1.000 nanometri, che le collocano al di fuori della normale esperienza umana. Gli scienziati, grazie alla sintesi chimica, creano strutture di questo tipo da decenni.

Infografica: nanotecnologia, confronto di misure
La scala delle cose: clicca qui per ingrandire l'immagine. Illustrazione: © Rice University, Houston; traduzione e adattamento: I.Z. © Rice University, Houston; traduzione e adattamento: I.Z.

A partire dagli anni '90 sono state però sviluppate tecnologie per fabbricarle e manipolarle a livello atomico: la ricerca in questo campo è letteralmente esplosa, sia per il fascino, anche intellettuale, di poter costruire strutture e molecole un atomo alla volta, sia perché adesso è possibile realizzare materiali e "congegni" che hanno un impatto reale sulla vita e sulla società.

Sono almeno tre i principali rami di sviluppo e applicazione di questa scienza: wet, dry e computational. Sono tre aree fortemente interdipendenti: i progressi in una si riflettono immediatamente sulle altre, come in una perfetta simbiosi che produce risultati sempre più rapidamente.

1. "Wet", umida. Riguarda i sistemi biologici che si sviluppano in ambiente umido. Le funzioni degli organismi viventi sono regolate dall'interazione di strutture biologiche in scala nanometrica, come il materiale genetico, le membrane, gli enzimi e altri componenti delle cellule. Lo sviluppo di conoscenze e tecnologie per manipolare queste strutture biologiche è il campo di applicazione della "wet nanotechnology".

2. "Dry", asciutta. Deriva dalla fisica e dalla chimica: oggetto della ricerca sono le strutture in carbonio (come i nanotubi), silicio e altri materiali inorganici. Ha applicazioni in campo elettronico, magnetico e ottico, ma uno degli obbiettivi più ambiziosi della nanotecnologia "asciutta" è quello di creare strutture inorganiche capaci di svilupparsi in modo autonomo, come quelle organiche.

3. "Computational", informatica. Ha l'obiettivo di sviluppare sistemi di progettazione e simulazione del comportamento di strutture nanometriche complesse. Poter disporre di modelli previsionali affidabili è indispensabile, e non solamente a causa delle dimensioni delle strutture progettate (che non possono essere sperimentate in modo tradizionale): la natura ha impiegato milioni di anni per sviluppare le sue "strutture biologiche" di successo, mentre noi, in pochi decenni, possiamo crearne di nuove, che potrebbero avere sulla vita un impatto maggiore di quelle naturali.

6 novembre 2014 Focus.it
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