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NOVEMBRE-DICEMBRE 2021 AUTOMAZIONE OGGI 434 38 AO PANORAMA trollo con la loro rete. Nano-micro disposi- tivi di interfaccia fanno quindi da punti di trasmissione tra il mondo alla nanoscala e i componenti sulla macroscala della rete, uti- lizzando sia tecniche di comunicazione nano sia protocolli di comunicazione tradizionali. Infine dei gateway consentono di controllare l’intero nano-network da Internet, permet- tendo l’accesso e la manipolazione dei dati. L’IoNT potrà essere impiegato nello smart manufacturing per il monitoraggio ultra- fine di diversi parametri, come temperatura, umidità, pressione, vibrazioni, livelli di fumi tossici e particolati, a grande vantaggio della sicurezza. In ambito smart city, le tecnologie IoNT potranno essere usate per il monitorag- gio delle emissioni e della qualità dell’aria e dell’acqua nelle città. Così come fungere da sensori di prossimità per regolare il traffico, mentre sensori nano dimensionati potranno rendere le auto connesse più sicure. Ancora, l’IoNT potrà avere una varietà di applicazioni nello smart farming in agricoltura, per la rac- colta in tempo reale di dati altamente granu- lari relativi alla qualità del suolo, ai livelli di umidità e alla salute delle coltivazioni. Stessa cosa per il tracciamento degli animali e per il monitoraggio del loro stato di salute. Nel complesso, in tutte le possibili future appli- cazioni, il passaggio dall’IoT all’IoNT farà com- piere un’evoluzione simile a quella avvenuta dai vecchi telefoni fissi ai telefonini mobili, portando nuove funzionalità aggiuntive ed economicità, innalzando l’IoT a nuovi livelli. Nanomacchine e nanorobot Un’altra delle aree di ricerca oggi più attive nelle nanotecnologie è la nanorobotica che mira a creare nanomacchine, in sostanza macchine molecolari che convertono energia in movimenti nanometrici controllati. I ricer- catori in questo ambito manipolano atomi e molecole non per creare elementi passivi, come le nanoparticelle, ma vere e proprie macchine nano, sistemi attivi e funzionanti con componenti nanometrici. Il principale campo applicativo è qui la medicina, con nanomotori semoventi e nanodispositivi bio- degradabili in grado di entrare nelle cellule malate fungendo da cargo per il trasporto e il rilascio mirato dei farmaci, ad esempio in- novativi farmaci antitumorali. Ma non solo. Un primo esempio di nanobot a carburante glucosico venne sviluppato nel 2004 dal team di ricerca di Carlos Montemagno presso l’Uni- versità della California, in grado di muoversi a velocità di 40 micrometri al secondo. Questo diede l’avvio al ricco filone di nanorobot ca- paci di muoversi, saltare, camminare e nuo- tare in microambienti fluidi guidati da campi magnetici, elettrici o da stimoli luminosi. Fino a giungere a fine 2020 ai primi nanorobot che incorporano semiconduttori, frutto delle ricerche alla Cornell University di New York. Si tratta a tutti gli effetti di robot miniaturiz- zati dotati di gambe funzionanti, controllate grazie a segnali elettronici standard. Spessi circa 5 micron e larghi 20, lunghi tra 40 e 70 micron, questi nanorobot sono costituiti da un semplice modulo fotovoltaico in silicio e da quattro attuatori elettrochimici che fun- zionano come gambe. I microscopici robot vengono controllati facendo lampeggiare impulsi laser sui diversi moduli, facendoli camminare. Realizzati con processi litografici standard, i nanorobot possono essere fabbri- cati in parallelo, potendone adattare fino a 1 milione a un wafer in silicio da 4 pollici. I nano- bot funzionano a bassa tensione, 200millivolt, e bassa potenza, solo 10 nanowatt, sono forti e robusti e resistono a forti sbalzi termici e ad ambienti molto acidi. Gli studiosi stanno ora studiando come potenziarli utilizzando un’e- lettronica più complessa e calcoli di bordo, per giungere in futuro a sciami di robot mi- croscopici iniettabili nel flusso sanguigno che non solo trasportano farmaci, ma riparano tessuti e vasi sanguigni e sondano arterie e aree del cervello in funzione diagnostica. Nanotech in Italia La ricerca nelle nanotecnologie è molto attiva anche in Italia, dove operano realtà come il CNR, l’Enea e Airi Nanotec IT. Nella Motor val- ley emiliano-romagnola, un progetto dell’U- niversità di Bologna e del CNR-Isof (istituto per la sintesi organica e la fotoreattività) ha sviluppato quest’anno NanoGear, dispositivo della classe dei rotaxani: si tratta di un con- gegno costituito da componenti molecolari incastrati fra loro e progettato per funzionare come un ingranaggio, sfruttando la trasmis- sione e la trasformazione di movimenti nano- metrici nelle molecole biologiche. Il progetto segna un grande passo avanti nella ricerca di base, con grande potenziale per future applicazioni in scienza e tecnologia. Altro campo di primario interesse è quindi la foto- nica, impiegata per trasmettere segnali sotto forma di fotoni, ovvero luce. I segnali ottici non hanno carica elettrica, per cui non sono influenzati da campi elettrici e magnetici, sono immuni dal fenomeno della diafonia e, grazie all’impossibilità di intercettazione del segnale dall’esterno della fibra, garanti- scono comunicazioni sicure. I componenti fotonici hanno però dimensioni di alcuni mm, ponendo dei limiti di integrazione sui chip: questi potrebbero essere superati dalle nano- tecnologie. Circuiti di elaborazione nanofoto- nici potrebbero pertanto trasmettere grandi volumi di dati a elevate velocità, rispondendo in maniera adeguata alla sfida posta oggi dai Big Data. Un ulteriore progetto di recente Foto fonte shutterstock.com