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Premio Nobel 2016 agli inventori delle nanomacchine

Il premio Nobel per la chimica è andato agli inventori delle nanomacchine molecolari Jean-Pierre Sauvage, Sir James Fraser Stoddart e Bernard Feringa. Scienziati che negli ultimi 30 anni hanno lavorato per realizzare vere e proprie nanomacchine controllabili a distanza, composte di molecole.

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Un premio che in qualche modo conferma una previsione dell'illustre Richard Feynman, che nel 1984 predisse che sarebbero state inventate macchine in scala nanometrica. In effetti era già un po' in ritardo perché l'anno precedente Sauvage, in Francia, aveva già trovato il modo di produrre catene molecolari.

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Ci riuscì inserendo un atomo di rame in una molecola ad anello; il rame innesca l'attrazione tra le molecole e il loro assemblaggio. Nacquero così strutture che rispondono al nome di catenani, e che di fatto segnarono la nascita delle nanomacchine molecolari. Dopo quel primo passo sono stati molti gli esperimenti e gli sviluppi teorici che hanno portato all'assegnazione del prestigioso premio Nobel.

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Ascensore molecolare

Nel 1994 James Fraser Stoddart riuscì a realizzare una ruota, il rotaxano, che a sua volta è la base di macchine più complesse, compreso un transistor capace di archiviare 20 kB di informazioni; è già una macchina che trasforma energia fornita dall'esterno in movimento. Il passo successivo era realizzare un vero e proprio motore, una macchina in grado di convertire una forma energetica in un'altra, generando lavoro.

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Ci riuscì Bernard Feringa nel 1999. La sua nanostruttura consiste di due strutture piane, equivalenti a due eliche, unite da atomi di carbonio; si attiva con l'esposizione a raggi ultravioletti, che fanno girare le eliche. Lo sviluppo del progetto ha portato alla realizzazione di una sorta di automobilina in scala nanometrica nel 2011, e poi nel 2014 alla creazione di un motore da 12 milioni di giri al secondo.

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Oltre alle tappe descritte ci sono stati molti passaggi intermedi, che spesso hanno rappresentato svolte spettacolari, come la realizzazione di un muscolo artificiale tramite rotaxani, nel 2005, che si dimostrò capace di piegare una sottile lamina d'oro.

"In termini di sviluppo, il motore molecolare è allo stesso punto in cui era il motore elettrico negli anni 30 del XIX secolo, quando gli scienziati mostrarono diversi ingranaggi rotanti e ruote, inconsapevoli che avrebbero portato ai treni elettrici, lavatrici, ventole e robot da cucina. I motori molecolari molto probabilmente saranno usati nello sviluppo di nuovi materiali, sensori e sistemi per la conservazione dell'energia".

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"Provate a immaginare", suggerisce Nick Stockton su Wired, "un giorno un virus intelligente potrebbe usare delle hot rod nanometriche per eseguire scatti veloci e sfuggire alla risposta immunitaria del corpo. E la squadra di casa potrebbe contare su microscopiche armature con cui potenziare i globuli bianchi".

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Catenani e rotaxani

Chi volesse approfondire può consultare il PDF (in inglese) messo a disposizione sul sito del Premio Nobel. Ce n'è anche una versione più avanzata, per i lettori più esperti.