Origine e definizione di Nanotecnologia

Cos’è?

Stando a quanto afferma Wikipedia: “La nanotecnologia è un ramo della scienza applicata e della tecnologia che si occupa del controllo della materia su scala dimensionale inferiore al nanometro (ovvero un miliardesimo di metro), e della progettazione e realizzazione di materiali, oggetti o dispositivi di tale scala.”

La nanotecnologia opera mediante dispositivi di dimensioni atomiche o molecolari, alla manipolazione della materia. Andando a coinvolgendo discipline come la chimica, la biochimica e la genetica molecolare. Le nanomacchine possono muoversi in direzioni precise mediante precisi stimoli fisici o chimici.

Il termine

Il primo utilizzo dei termini distintivi di nanotecnologia è stato in There’s Plenty of Room at the Bottom. E nello specifico durante una conferenza tenuta dal fisico Richard Feynman nel 1959.

Nel 1985, il chimico americano Richard E. Smalley scoprì che, in particolari situazioni, gli atomi di carbonio formano delle strutture ordinate di forma sferica o allungata (i nanotubi). Il primo nanotubo fu realizzato nel 1991 dal ricercatore giapponese Sumio Iijima. Mostrò proprietà elettriche (necessarie per la locomozione) e una resistenza alla trazione pari a cento volte in più rispetto all’acciaio.

Nel 1986, il ricercatore del Massachusetts Institute of Technology Kim Eric Drexler, coniò il termine “nanomacchina” nell’opera Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. Nel quarto capitolo, citando l’autoreplicazione cellulare, Drexler associa la creazione di copie cellulari alla replicazione dei nanorobot. Questi, aumentando di numero, ridurrebbero i propri costi di realizzazione e potrebbero costruire (o ricostruire) oggetti specifici nel corpo che li ospita. I materiali utilizzati per la costruzione sarebbero gli atomi.

Gli esperimenti sulla nanotecnologia

Nel 2005, in Israele, è stato realizzato un nanorobot capace di muoversi più velocemente dei batteri e in distanze relativamente lunghe. Scopo del progetto era la realizzazione di nanomacchine di dimensioni tali da poter risentire della meccanica quantistica.

Nel 2011, Ben Feringa ideò una nanomacchina a quattro ruote, in grado di muoversi in una sola direzione, l’invenzione fu menzionata sulla rivista Nature.

La realizzazione di nanomacchine non ha il solo scopo di unire discipline scientifiche i cui ambiti appaiono distanti, ma di poter realizzare l’impensabile: basti citare le infinite capacità che i nanorobot potrebbero avere in ambito medico, come la guarigione (o la ricostruzione) di organi compromessi da gravi ferite o malattie degenerative, il monitoraggio dei tessuti organici, la somministrazione di farmaci e l’eventuale rigenerazione di parti mancanti in un organismo.

Nano robot 3D render. Medical concept future.

Esempi in letteratura

L’universo della fantascienza è costellato da speculazioni sulle nanomacchine.

Levsha

Nel 1881 lo scrittore russo Nikolaj Leskov scrisse Levsha, un’opera in cui si citano gli omonimi artigiani russi in grado di scrivere un testo che poteva essere visto solo attraverso un microscopio che ingrandisce 5.000.000 volte. Tali dispositivi sono tuttora utilizzati in nanotecnologia.

I prossimi inquilini

Nel 1956, il racconto I prossimi inquilini (The Next Tenants) di Arthur C. Clarke descrive delle macchine che operano su scala micrometrica (milionesimi di metro). Nonostante queste macchine non siano tecnicamente nanometriche (miliardesimi di metro), sono comunque il primo esempio immaginario di concetti adesso associati alle nanotecnologie.

Com’era quando il passato volò via

Il racconto di Robert Silverberg del 1969, “Com’era quando il passato volò via” (How It Was when the Past Went Away) descrive la nanotecnologia usata per la costruzione di altoparlanti stereo, con un migliaio di altoparlanti per pollice.

Prey

Il romanzo di Michael Crichton Prey (2002), è stato uno dei primi libri il cui tema gira principalmente attorno alla nanotecnologia per raggiungere un pubblico tradizionale; è una storia di avvertimento per quanto concerne i possibili rischi di uno sviluppo nanotecnologico. In Prey, uno sciame di molecole di dimensioni nanorobotiche sviluppa l’intelligenza diventando una minaccia su larga scala.

Lazarus

Il romanzo di Robert Ludlum Lazarus Vendetta (2004) cita la nanotecnologia in virtù delle sue capacità di curare malattie mortali come il cancro.

Trinity Blood

 

Nella light novel fantascientifica (in seguito adattata in manga e serie animata) Trinity Blood di Sunao Yoshida si cita una nanomacchina aliena trovata su Marte, presente nel corpo del protagonista. Queste nanomacchine sono conosciute come Crusnik e si nutrono di cellule di vampiri.

Battle Angel Alita

Nel manga cyberpunk Battle Angel Alita di Yukito Kishiro, la nanotecnologia è un elemento essenziale e si illustra come robot di dimensioni molecolari, se iniettati in quantitativo sufficiente all’interno di un organismo, ne prendano dimora e possano rigenerare arti mutilati.

Applicazioni pratiche

Nel mondo reale

Fino a pochi decenni fa sembrava impossibile, eppure la nanotecnologia consente di creare e modificare qualsiasi tipo di materiale: non esistono solo nanorobot per scopi medici, ma sono stati concepiti chip RFID (Radio-frequency identification, etichette a radio frequenza) in grado di tracciare lo spostamento di qualsiasi tipo di materia, organica o inorganica.

La nanotecnologia è diventata così importante da assumere il ruolo di piattaforma strategica per il controllo globale di settore.

Si citano alcune tra le principali applicazioni

  • commerciali: materiali che integrano particelle capaci di potenziarne le caratteristiche (tessuti impermeabili ad acqua e macchie, parabrezza in grado di filtrare i raggi solari, racchette da tennis super resistenti).
  • elettroniche e informatiche: dispositivi miniaturizzati dotati di capacità di calcolo superiori (transistor e circuiti costituiti da molecole organiche).
  • medicina: nanorobot, in grado di spostarsi attraverso i vasi sanguigni per curare lesioni o tumori.
  • ambientali:
    • per rendere più efficienti sistemi di depurazione delle acque;
    • rilevare contaminazioni chimiche e biologiche per l’ambiente;
    • sviluppare processi di produzione più rispettosi dell’ambiente (utilizzo per l’energia solare tramite cellule fotovoltaiche).

Facciamo worldbuilding

Dopo questo excursus sulla nanotecnologia, direi di passare anche a delle idee su come poterla utilizzare all’interno di un’ambientazione. Immaginiamo che il “mondo” che vogliamo costruire si basi completamente su questa tecnologia. Andiamo a vedere alcune possibilità che questa tecnologia ci offre.

Medicina

Pensateci, sappiamo che sono in grado di manipolare e ricostruire qualunque oggetto-tessuto. Ecco che allora potrebbero essere usati massivamente per scopi medici, ma ciò ha delle ricadute? Ovvio che sì.

A quale scopo costruire così tanti ospedali e spendere così tanti soldi per le facoltà di Medicina canonica? Per gli ospedali potrebbero semplicemente essere molti meno e solo per le fasce della popolazione estremamente basse, e anche i medici propriamente detti sarebbero addetti a questi casi.

Ma non è tutto qui. Questo significa che non ci saranno più “guaritori”? Ovvio che non è così. La prima cosa che mi viene in mente è che questa professione si sposta sul lato scientifico. Diventano più programmatori e costruttori delle nanomacchine, nonché magari capaci di controllarli in remoto per operazioni complesse.

Quindi verrebbe fuori un’ambientazione con delle campagne di “vaccinazione” che innestano questa nanotecnologia medica nella popolazione.

Militare

Questo si spiega da sé. Avere delle nanomacchine che possono smembrare a livello molecolare degli oggetti è già di per sé eccezionale. Pensate anche all’uso medico militare, con questi innesti avanzatissimi che riescono a mantenere in vita un corpo distrutto.

Mi vengono in mente anche abiti con un tessuto nanotecnologico che funzionano infinite volte meglio per la difesa, ma anche per la mimetizzazione. Per non parlare di tutto quello che si potrebbe fare praticamente senza equipaggiamento esterno.

Ma come?

Abbiamo due macro percorsi, che si possono sviluppare in diverse variabili. Nel primo caso manteniamo l’elemento “nanotecnologia” pari pari, il che ci porterebbe a un’ambientazione fortemente scientifica/futuristica, anche se ci sono degli escamotage. Il secondo percorso invece ci permette di “trarre libera ispirazione” dall’elemento che vogliamo inserire o centrare. E allora potremmo avere anche delle forme parassitarie radioattive con una mente alveare, in un’ambientazione post apocalittica. Oppure l’incantesimo di un mago in un’ambientazione fantasy-weird che permette di plasmare un organismo dall’interno.

Il metodo che vale per entrambi però è sempre quello delle domande, facendovi delle domande non sbaglierete mai. “Se inserissi questo, cosa accadrebbe in generale?” potrebbe essere la tipica domanda, ma forse è troppo generica per essere d’aiuto. Pensate al dettaglio.

Con la nano tecnologia cosa cambierebbe per prima in uno specifico genere x? La medicina, la difesa internazionale, altro. Ciò cosa comporterebbe? Non ci sono gli ospedali, i medici diventano programmatori, i soldati sono super armati. Questi macro cambi cosa toccano della società? Il fatto che si inseriscano delle nanomacchine all’interno di una persona solleva quesiti etici.

Ma c’è una domanda principe a mio avviso, una la cui risposta cambia tutto: Quanto è diffuso questo elemento?

Questa domanda ci permette di avere una nanotecnologia diffusa in tutto il globo, quindi generalmente economica, oppure il contrario: elitarista.

Capite la potenza delle domande? Fatevele sempre quando inserite un elemento nella vostra ambientazione, anche quello meno impattante, potrebbe cambiare molto più di ciò che pensate.

Conclusioni

C’è poco da dire, in questo articolo è stata messa un bel po’ di carne al fuoco, quindi che aspettate?

Studiate e andate a scrivere e, come sempre, Buona Creazione!