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NANO TECNOLOGIE

Le nanoscienze costituiscono il punto di incontro di discipline diverse che vanno dalla fisica quantistica, alla chimica supramolecolare, dalla scienza dei materiali, alla biologia molecolare e rappresentano una realtà ormai affermata nel mondo della ricerca.

Le nanotecnologie, che sono invece ancora nella fase iniziale del loro sviluppo, puntano a sfruttare e ad applicare i metodi e le conoscenze derivanti dalle nanoscienze. Esse fanno riferimento ad un insieme di tecnologie, tecniche e processi che richiedono un approccio multidisciplinare e consentono la creazione e utilizzazione di materiali, dispositivi e sistemi con dimensioni a livello nanometrico. La nanotecnologia è un ramo della scienza applicata e della tecnologia che si occupa del controllo della materia su scala dimensionale inferiore al  micrometro normalmente tra 1 e 100  nanometri, e della progettazione e realizzazione di dispositivi in tale scala.Il termine indica genericamente la manipolazione della materia a livello  atomico e  molecolare dove il  nanometro è la comune unità di  lunghezza ed è a volte usato per descrivere in generale altre tecnologie microscopoche

Tuttavia la nanotecnologia in senso stretto è quella correlata a lunghezze dell'ordine di pochi passi reticolari (un passo reticolare è la distanza che separa i nuclei atomici in un solido).

La Nanotecnologia costituisce un ambito d'investigazione altamente multidisciplinare, coinvolgendo molteplici indirizzi di ricerca che vanno dalla biologia molecolare alla  chimica scienza dei materieli e ovviamente fisica, sia applicata che di base, fino dall'ingegneria meccanicaed elettronica. Può essere vista sia come un'estensione delle scienze esistenti sulla scala nanometrica, che come un loro riarrangiamento, usando un termine moderno. Due sono gli approcci principali perseguiti attualmente in questo ambito: uno è detto approccio "bottom-up" poiché i materiali e i dispositivi sono realizzati partendo da componenti molecolari che si auto-assemblano tramite legami chimici, sfruttando principi di riconoscimento molecolare  (chimica supramolecolare); l'altro è detto approccio "top-down", dal momento che i dispositivi sono fabbricati da materiali macroscopici attraverso un attento controllo dei processi di miniaturizzazione con precisione a livello atomicoprimo riferimento alla nanotecnologia fu fatto (non utilizzando ancora questo nome) nel discorso tenuto da  Richard Feynman nel  1959 intitolato ^{There's plenty of room at the totton.}

Feynman suggerì un modo per sviluppare l'abilità di manipolare atomi e molecole direttamente, sviluppando una serie di macchine utensili in scala uno a dieci analoghe a quelle che si trovano in ogni negozio di meccanica. Questi piccoli strumenti, quindi, sarebbero stati utilizzati per sviluppare e controllare la generazione successiva di utensili in scala uno a cento, e così via. Mano a mano che le dimensione diventava minore, sarebbe stato necessario ridisegnare alcuni utensili a causa del fatto che il rapporto tra le varie forze sarebbe cambiato. La gravita'' sarebbe diventata meno importante, la tensione superficiale sarebbe diventata più importante, così come la forza di  van der Waal etc. Feynman menzionò tutti questi problemi di scala durante il suo discorso; la fattibilità della sua proposta non è mai stata efficacemente confutata.

Il termine nanotecnologia fu utilizzato per primo da Kim Erik Drexler nel suo libro del 1986  Engines of Creation:The coming Era of  Nanotechnology. Nel quarto capitolo, Drexler introduce l'autoreplicazione (vedi anche la macchina di von Newmann, o macchina autoreplicante), un'altra potente promessa della nanotecnologia. Le cellule costruiscono copie di se stesse per riprodursi ed i robot molecolari progettati dall'uomo potrebbero fare la stessa cosa. Questo dovrebbe significare che, dopo le enormi spese di ricerca sulla progettazione e costruzione del primo robot molecolare capace di auto-replicazione, il successivo trilione di robot costerebbe l'equivalente di una massa equivalente di verdura. Questi stessi robot con capacità generiche, chiamati assemblatori, potrebbero quindi costruire oggetti più specializzati che sarebbero direttamente utili agli esseri umani, potendo assemblare case, utensili da cucina, automobili, arredi, strumenti medici, navi spaziali, etc. Come gli assemblatori stessi, questi stessi prodotti sarebbero estremamente a buon mercato, comparandoli a quelli fabbricati oggi. In particolar modo, i materiali necessari per questi processi di produzione sarebbero quelli grezzi: atomi, energia, il progetto softwaer, e il tempo.

Ralph Merkle ha comparato la chimica contemporanea al tentativo di costruire interessanti costruzioni con i mattoncini Lego mentre si indossano guanti da boxe: infatti, dato che fino a poco tempo fa non avevamo strumenti che ci permettessero di posizionare un particolare atomo in un determinato luogo (così che si leghi in modo prevedibile con un altro particolare atomo), dovevamo lavorare con numeri di atomi statisticamente grandi. Come risultato, quando producevamo una particolare reazione chimica, frequentemente ottenevamo parecchie specie di prodotti atomici diversi. La reazione era perciò spesso seguita da un processo di filtraggio fisico per estrarre le specie a cui eravamo realmente interessati, separandole dalle altre specie scartate a priori. La nanotecnologia può, quindi, offrire processi produttivi molto più puliti e selettivi rispetto a quelli che erano disponibili ieri con questa tecnologia grezza. La tecnica che ha reso possibile un tale sviluppo concettuale e pratico è la scansione ad effetto di sonda, originariamente sviluppata come forma di microscopia avanzata, sotto il nome di  microsopio ad effetto tunnel, e successivamente affinata fino a produrre una gran varietà di strumenti che oggigiorno sono in grado di sondare la materia con risoluzioni superiori al miliardesimo di metro e con la possibilità di interagire con un singolo atomo, spostarlo a piacere su di una superficie, fissarlo ad essa, ecc.