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Cosa sono le nanotecnologie?

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Foglie, insetti e fiori "funzionano" con meccanismi microscopici e la tecnologia da anni sta cercando di imitarli. Benvenuti nel nanomondo...

L'uomo imita la natura delle foglie, degli insetti e dei fiori per creare materiali che, pur misurando pochi miliardesimi di metro (ossia nanometri), sono capaci di produrre energia inquinando meno, accendere schermi senza usare elettricità, creare superfici che non si sporcano e compiere meraviglie in tantissimi altri settori, dalla medicina alla meccanica. Ecco il mondo delle nanotecnologie, ossia quelle tecniche per manipolare e modificare la materia con precisione elevatissima.

LE NANOCAR

Quando siamo malati prendiamo le medicine, nel futuro le prenderemo prima di ammalarci. Per realizzare questo sogno gli scienziati stanno studiando le “nanocar”, specie di auto di pochi nanometri (centomila volte più sottili di un capello), capaci di trasportare i medicinali nel nostro corpo, proprio dove sta per svilupparsi la malattia.

Ovviamente le nanocar non usano la benzina, si muovono grazie a stimoli come l’aumento della temperatura o dell’acidità del corpo. Proprio come fa, per esempio, la nanocar al fullerene. È un’“automobile”, grande appena 3 nanometri, le cui ruote sono fatte con quattro molecole sferiche di fullerene C60, una sostanza tonda come un pallone da calcio. L’aumento di temperatura del corpo umano crea reazioni chimiche che fanno muovere il fullerene: in pratica, è come se un’automobile vera si muovesse grazie all’innalzamento della temperatura dell’asfalto! Così, un giorno, grazie al fullerene potremo riempire di medicine “il bagagliaio” di queste nanocar e avremo... le nanoambulanze!

CELLE SOLARI COME FOGLIE

La luce del Sole dà energia alle foglie e queste, con la fotosintesi, producono gli zuccheri che danno alla pianta il sostentamento per vivere. La cosa straordinaria è che le foglie assorbono la luce e la convertono in energia senza inquinare.

L’uomo ha studiato questo sistema e oggi fabbrica foglie artificiali che, dalla luce, ricavano energia elettrica pulita. È il caso delle celle solari a colorante, un particolare tipo di celle semi-trasparenti e colorate che, grazie a molecole complesse di colorante in grado di imitare la fotosintesi delle piante, producono elettroni quando vengono illuminate. Le molecole di colorante ricoprono un intreccio di nanocristalli di biossido di titanio capaci di raccogliere gli elettroni e, grazie a un circuito speciale, generare elettricità per ricaricare uno smartphone o accendere le moderne lampadine led.

MACCHINE AUTOPULENTI

Ma non è solo la fotosintesi a servire da servire da ispirazione per le nuove frontiere della tecnolgoia.

Le foglie di loto, ad esempio, sono “super- idrofobiche”: l’acqua rotola via dalla loro superficie senza inzupparle. E così, quando piove, le gocce d’acqua inglobano la polvere e la sporcizia depositata e le trascinano via, lasciando la foglia pulita, una condizione fondamentale per permetterle di attuare la fotosintesi. Ciò avviene grazie a nanometriche asperità sulla superficie della foglia, che impediscono all’acqua di aderire.

Ricreando questo tipo di asperità con le nanotecnologie, l’uomo è già riuscito a costruire vetri che non si sporcano e auto che non si infangano.

CRISTALLI FOTONICI

Un materiale trasparente può diventare colorato senza essere dipinto? La natura ci dice di sì. Lo scarabeo Charidotella egregia ha una corazza trasparente composta da centinaia di sottilissimi strati nanometrici, che possono modificare il colore della luce riflessa. In maniera simile, anche le nanotecnologie possono modificare il modo in cui la luce interagisce con i materiali; così, alternando strati trasparenti spessi appena 50-150 nanometri, si ottengono i cristalli fotonici, dispositivi capaci di riflettere un solo colore alla volta. Proprio come avviene con la corazza dello scarabeo.

Il colore riflesso dipende da molte cose ma, soprattutto, dallo spessore degli strati del cristallo fotonico: quando riusciremo a costruire cristalli fotonici a spessore variabile potremo costruire schermi (di tv, smartphone, tablet...) che funzionano a luce riflessa. Ossia senza consumare corrente.

VOCAZIONE ECOLOGICA

Le nanotecnologie possono aiutare l’uomo migliorando anche la funzionalità dei materiali.

Pensiamo per esempio alle bio-plastiche: si ottengono modificando le fibre di ortaggi come le carote o il prezzemolo e, visto che non contengono petrolio, sono biodegradabili e inquinano pochissimo. Poi ci sono i materiali termoelettrici, che trasformano il calore in corrente elettrica, e speciali inchiostri capaci di condurre l’elettricità: grazie a loro è possibile stampare i circuiti dei computer direttamente sullla pelle e creare... l’uomo bionico!

Insomma, al momento sembra che le nano- tecnologie, come la fantasia, non abbiano limiti. E, se usate bene, ci aiuteranno a costruire un mondo più sano, più pulito, più connesso e, perché no, anche più divertente.