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INNOVAZIONE
approfondimenti
Ottobre 2014 ■ Automazione e Strumentazione
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La nanotecnologia è un ramo della scienza
applicata e della tecnologia che si occupa del
controllo della materia, della progettazione
e della realizzazione di dispositivi su scala
dimensionale inferiore al micrometro,
in genere tra 1 e 100 nanometri. Il termine
nanotecnologia indica genericamente la
manipolazione della materia a livello ato-
mico e molecolare, e in particolare si rife-
risce a lunghezze dell’ordine di pochi passi
reticolari.
Le nanotecnologie ricadono in un ambito di
indagine multidisciplinare, coinvolgendo
molteplici indirizzi di ricerca, tra cui: biolo-
gia molecolare, chimica, scienza dei materiali,
fisica, ingegneria meccanica, ingegneria chimica
ed elettronica.
Pur essendo protagoniste della ricerca da qualche
decennio, le nanotecnologie si trovano ancora in
una fase iniziale del loro sviluppo. Esse puntano
alla creazione e all’impiego di materiali, disposi-
tivi e sistemi con dimensioni a livello molecolare
e caratteristiche migliorative e innovative. Ciò si
deve alle profonde diversità nel comportamento
di strutture e dispositivi di dimensioni su scala
nanometrica rispetto a sistemi analoghi realizzati
con la tecnologia microelettronica tradizionale.
Due sono i principali approcci progettuali e rea-
lizzativi tipici delle nanotecnologie. L’approccio
bottom-up prevede che i materiali e i dispositivi
siano realizzati partendo da componenti mole-
colari che si auto-assemblano tramite legami
chimici, sfruttando principi di riconoscimento
molecolare. L’approccio top-down prospetta
che i dispositivi siano fabbricati da materiali
macroscopici attraverso un attento controllo dei
processi di miniaturizzazione a livello atomico.
Un terzo approccio più radicale si propone di
implementare nuovi dispositivi e paradigmi per
il signal processing, basati su fenomeni fisici
innovativi e tecnologie di frontiera come la spin-
tronica e il quantum computing.
L’evoluzione
La comparsa dei concetti essenziali della nano-
tecnologia si deve probabilmente all’intervento
“There’s Plenty of Room at the Bottom”, una
conferenza tenuta dal fisico Richard Feynman
nel 1959. Successivamente il libro di Kim Eric
Drexler del 1987 “Engines of Creation” intro-
dusse il concetto di nanotecnologia a un pub-
blico più vasto. Nel 1989, Dan Eigler, grazie
ad uno STM (Scanning Tunnel Microscopy,
Microscopio a Scansione Tunnel) modificato,
fu tra i primi a dimostrare come si potevano
manipolare singoli atomi con precisione ato-
mica. Quasi vent’anni dopo, Heinrich e Markus
Ternes, insieme a scienziati della University of
Regensburg, mostrarono come calcolare la forza
necessaria a queste operazioni.
Nel frattempo, nei più disparati contesti hanno
continuato a moltiplicarsi gli studi sulle nano-
tecnologie, con un progressivo ampliamento del
campo di indagine. Oggi parte di questi studi,
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A FIL DI RETE
L’importanza delle
Nanotecnologie
Armando Martin
NANOMATERIALI, NANOELETTRONICA, NANOMEDICINA: POTENZIALITÀ E SVILUPPI
Ingranaggio Nanometrico (Nasa)
Le nanotecnologie consentono di costruire oggetti, dispositivi e materiali
con le dimensioni del miliardesimo di metro. Dal punto di vista funzionale
poggiano su nanostrutture che consentono il risparmio di spazio, la possibilità
di controllare le proprietà dei materiali, il miglioramento della potenza e della
capacità di memoria dei dispositivi elettronici.