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Spazio e Scienze

Nanotecnologia, la leva che risolleverà il mondo

Intervista a Roberto Cingolani, direttore dell'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, che ci spiega le prospettive future per le nanotecnologie.

Qualche settimana fa ho pubblicato nella rubrica libri la recensione de "Il mondo è piccolo come un'arancia", un libro che fa capire come le nanotecnologie potranno migliorare la nostra vita. Dalla medicina alla biologia, passando per la robotica, l'edilizia, la produzione energetica, la botanica e molto altro, le nanotecnologie potrebbero essere i mattoni su cui costruiremo il nostro futuro.

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Vale quindi la pena conoscerle meglio e per questo ho approfondito gli argomenti trattati con l'autore Roberto Cingolani, direttore dell'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova.

È corretto pensare che un giorno la nanotecnologia sarà la madre di tutte le scienze?

cingolani"Tutto è fatto da atomi, la tecnologia che usa gli atomi in qualche modo è destinata a diventare la tecnologia per tutto. Io partirei però da un presupposto più filosofico: se si considera la stragrande maggioranza di tutto ciò che è vivente e organico – dalla pianta, all'animale, all'essere umano – ci si rende conto che sei atomi (che sono sempre ossigeno, idrogeno, carbonio, azoto, calcio e fosforo) rappresentano il 99% dei costituenti di ciò che è vivo. È con questi mattoni che la natura ha fatto tutto.

Quindi sembra evidente che le strutture più intelligenti, con quei pochi atomi si avvantaggino rispetto a tutto il resto. Il trucco non è nei sei atomi, ma in come sono assemblati. Guardandoli con l'occhio nanotecnologico, tutto sta nel capire come sono fatte queste architetture, perché il punto importante è il modo con cui questi sei atomi, assemblati in modo diverso, possono dare vita a una pianta, una fibra di cellulosa o una scimmia, per fare esempi.

Questa è la vera sfida della nanotecnologia: riuscire a capire le varie architetture e riprodurle. Proprio nella parola 'riprodurle' c'è l'invasione della nanotecnologia in altri settori, perché nel momento in cui noi capiamo un'architettura e la riproduciamo usciamo dal recinto della Fisica.

La nanotecnologia è partita dall'elettronica perché è una disciplina in cui storicamente si sono prodotti componenti molto piccoli, ma ormai questo concetto è ampiamente superato. La verità è che quando io mi occupo di un genoma vado a vedere in tre dimensioni come sono disposte le molecole nelle sequenze e ricostruisco questa architettura. Alla fine quindi io studio delle architetture, che contengono informazioni su tutto che è organico, vivente, e questo approccio diventa unificante.

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Per farlo mi servono strumenti per osservare e per vedere gli atomi quasi uno a uno, dei modelli per intrepretare e ricostruire come funzionano i legami e delle tecnologie per assemblare questi atomi in modo da riprodurre delle strutture che so che funzionano bene perché le ho viste in natura. La nanotecnologia è proprio l'insieme di metodi, di manipolazione e di osservazione che mi consente di lavorare sul miliardesimo di metro. E dato che in un miliardesimo di metro ho tre atomi, li userò come mattoncini Lego scegliendo quegli atomi con cui è fatta tutta la natura e da cui dipendono la vita, la malattia, la nutrizione, l'ambiente".

Alla fine del suo libro c'è un piccolo racconto che sembra quasi fantascienza. Quando non lo sarà più?

cingolani"Quando ho scritto quel raccontino a metà strada fra il serio e il faceto (dato che un libro divulgativo non ha la pretesa di essere un manuale per tecnici) c'era l'idea di far capire dove arriveremo con queste tecnologie. Automobili con batterie molto piccole e leggere che faranno mille chilometri, pareti della casa come televisori, molte malattie che non dico saranno scomparse, ma tenute sotto controllo, e via dicendo.

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Il bello e il brutto della civiltà è che noi pensiamo sempre al futuro perché siamo convinti che in futuro ci saranno le soluzioni ai problemi di oggi, però facciamo sempre finta di non sapere che in futuro sorgeranno problemi nuovi per cui serviranno soluzioni future.

Dopo gli antibiotici la gente non è più morta di certe malattie, però adesso si muore di cancro. Troveremo la cura per il cancro, ma si ripeterà la situazione che c'era nel passato: ci sarà qualche altra malattia contro cui dovremo combattere.

Penso che l'unico vero valore che ci può dare l'approccio nanotech è che probabilmente nel momento in cui avremo tutta la conoscenza e la tecnologia per riscostruire, riprogettare, riparare a livello atomico la materia, forse sarà più facile trovare soluzioni in tempo reale per problemi che oggi ancora non ci sono, mentre finora abbiamo dovuto aspettare molto tempo per trovare delle soluzioni ai grandi problemi. 

Questa secondo me è la grande scommessa per il futuro, non tanto il fatto che in futuro risolveremo i problemi di oggi perché questo comunque accade sempre, è sempre accaduto e sempre accadrà.

Cosa possono fare le nanotecnologie per il terzo mondo?

cingolani"Io vedo le nanotecnologie come approccio globale. Pensiamo ad applicazioni che migliorano la qualità di trasporto e l'impacchettamento dei cibi, portano le diagnostiche delle malattie a un livello di costo molto basso, migliorano il ciclo dell'acqua, sfruttano meglio le risorse energetiche trovando sistemi alternativi.

Direttamente o indirettamente tutto questo serve a ridurre il gap fra i paesi più ricchi e quelli più poveri. Finora le tecnologie hanno ampliato le differenze: i paesi con le grandi tecnologie hanno avuto il welfare, le persone sono invecchiate meglio e morte più tardi. Nei paesi più arretrati non c'è una grande qualità della vita. Probabilmente quello che oggi chiamiamo nanotecnologia, e che andrà a impattare su quello che abbiamo detto sopra, potrebbe finalmente contribuire a ridurre le differenze in maniera massiccia.

A noi sicuramente daranno Internet più veloce o pareti che ci faranno da televisore, però probabilmente ci consentiranno di usare meno energia e inquinare di meno, portare cibo nei posti in cui non c'è (e farlo durare di più), quindi avere degli impatti ottimi anche nei paesi con meno sviluppo.

È questa l'etica della tecnologia: deve essere usata per ridurre le differenze, non per aumentarle, e secondo me la nanotecnologia ha questa grande forza".

In ambito spaziale che declinazioni ci sono?

cingolani"Ne vedo molte perché intanto c'è tutta la scienza dei materiali. Nello Spazio i materiali sono fondamentali perché ci sono condizioni estreme. Per questo ciò che va bene per lo Spazio va largamente bene per tutto il resto, è la frontiera del test.

Sicuramente penso a tante cose che possono riguardare la catalisi, le fonti di energia, tutte quelle tecnologie che servono a produrre energia, a riciclare i gas da respirare, quello che chiamiamo il ciclo del rifiuto. Ci sono molte tecnologie che potranno essere sviluppate grazie a questi metodi".

Qualche settimana fa abbiamo parlato di BLIPS. Come nascono questi oggetti che sono alla portata del consumatore comune?

cingolani"Come istituto abbiamo un piano di lungo termine che vuole sviluppare progetti altamente complessi come i robot domestici o le tecnologie per il rilascio di chemioterapici. Il progetto di base deve essere molto ambizioso, poi però si creano strada facendo una serie di sottoprodotti che possono tornare utili in tempo reale e bisogna avere la capacità di riconoscerli.

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Un grande progetto di ricerca è come una pianta, con il fusto che cresce lungo la direzione del progetto per arrivare in alto, ma tanti rami e rametti laterali che vanno colti. Per esempio il braccialetto per i bambini non vedenti o la lente di plastica che si mette sullo smartphone sono invenzioni che sono state prodotte non perché si avesse intenzione fin dall'inizio di crearle, ma perché servivano per sviluppare un programma più ampio e solo in  aeguito ci si è resi conto che erano utili. L'IIT ha il vantaggio di avere molti giovani al suo interno e li aiuta a sviluppare idee e a valorizzarle".

Tre libri che porterebbe in un viaggio su Marte

cingolani"Sicuramente un libro di Fisica sulla gravità e su tutto quello che mi può servire per conoscere l'ambiente in cui andrò, perché innanzi tutto bisogna avere chiari i modelli dell'ambiente in cui ci si muove.

Poi un libro di medicina, perché l'altro fondamentale è avere tutte le informazioni su quello che sono, in modo da portemi preservare al meglio e poter vivere il più a lungo possibile.

Per il terzo libro ho una doppia risposta: se fossi credente la Bibbia, altrimenti un libro di fanstascienza di quelli che parlano del tempo. A me piace molto la saga di Dan Simmons Hyperion.

Insomma due libri funzionali con le informazioni che mi servono e uno che mi faccia sognare".