Nanotecnologia e macchine molecolari: una riflessione



    La ricerca nanotecnologica ha dato un forte impulso all’ambiente sia accademico sia industriale, alla sperimentazione ed innovazione di tecnologie utili in campo medico, ambientale e meccanico.

    Nell’articolo intitolato "Nanotecnologia", ho introdotto le prime nozioni ed alcune applicazioni di nanotubi e fullereni.
    Date le loro ampie possibilità di utilizzo, questi nuovi dispositivi sono identificati con il termine di macchine molecolari.

     

    Esempi di dispositivi molecolari che svolgono funzioni in modo analogo a quanto accade con apparecchi del mondo macroscopico, si trovano in biologia e biochimica. Infatti, enzimi, proteine e strutture complesse come i ribosomi ed i mitocondri nelle cellule, sono esempi illuminanti in questo caso.

    Perciò, quasi senza accorgercene, la nanotecnologia esiste già da millenni.

    Nonostante la tecnologia all’avanguardia che disponiamo oggi, È molto difficile riprodurre ed imitare la complessità e la selettività delle macchine biochimiche.

    I sistemi MEMS (microelettromeccanici)

    Nel cammino di avvicinamento a questo ragguardevole traguardo, i ricercatori stanno avanzando nello sviluppo dei sistemi microeletromeccanici (MEMS), semplici macchine con parti in movimento, come oscillatori meccanici.

    Ma le funzioni che svolgono queste macchine sono ancora elementari e ben lontane da riprodurre un movimento ed un’autonomia simile a congegni e meccanismi macroscopici.

    Per questo È lontano un avvenire in cui si possa costruire nano robot in grado di agire indipendentemente e con la capacità di autoreplicarsi.

    L’euforia per i potenti mezzi che la nanotecnologia offre e puÒ ancora offrire, forse sta facendo correre la fantasia di alcuni ricercatori e futurologi, che propongono progetti avveniristici per questi sistemi.

     

    È interessante studiare ed analizzare questo movimento "culturale", confrontando due differenti punti di vista di importanti esponenti del mondo della nanotecnologia, K. Eric Drexler e R. E. Smalley, quest’ultimo premio Nobel per la chimica nel 1996 per la scoperta del fullerene.

     

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    Immagine - 1 - K. E. Drexler.


    Drexler, presidente del Foresight Institute e ricercatore presso l’Institute for Molecular Manufactoring, È stato fra i primi ad ideare il concetto di sistemi di macchine molecolari.


    Dopo le prime idee circa le potenzialità legate alla manipolazione controllata del mondo atomico, descritte da Feynamn in una celebre conferenza intitolata "There’s plenty of room at the bottom" (1959), nel 1986 Drexler scrisse "Engines of creation", in cui sostiene la fattibilità ed il futuro di macchine e computer molecolari. Proteine, virus, enzimi e strutture cellulari, sono, per Drexler, esempi di come sia possibile costruire sistemi nanomolecolari.

    L’accoglienza di questo libro da parte del mondo accademico, fu contrastata.


    Nello stesso periodo, quello che si dimostrerà un suo verbale antagonista, R. Smalley dimostrava l’identificazione del fullerene, C60.

    Da qualche anno, K. E. Drexler e R. C. Merkle collaborano da qualche tempo, attraverso simulazioni al computer, per arrivare a concepire una serie di nanoassemblatori e mini robot molecolari, in grado di svolgere varie funzioni quali curare malattie dall’interno dell’organismo e fabbricare materiali avanzati, costruendo l’oggetto atomo per atomo.

     

    [inline: 2=Immagine - 2 - R. E. Smalley] Immagine - 2 - R. E. Smalley.

    R. C. Merkle e J. R. Von Ehr II, hanno deciso di unire le loro forze e finanze, per fondare la prima società di nanotecnologia molecolare, la Zyvex.

    L’esperienza della Zyvex ha mostrato quanto sia difficile passare da macchine molecolari create al computer a nanoassemblatori reali.
    L’obiettivo, a breve termine, per la società È lo sviluppo dei MEMS.


    R. E. Smalley, ridimensiona l’entusiasmo di Drexler, considerando la chimica della materia.
    Il concetto è che in una reazione chimica, oltre agli atomi, nelle tre dimensioni si muove anche la struttura chimica del sito reattivo.

    Inoltre, un braccio di un possibile nanorobot ha a disposizione uno spazio piccolissimo per potersi muovere e svolgere il suo compito, in aggiunta questo dispositivo, essendo costituito da atomi, tenderebbe a aderire e "reagire" con il sistema chimico circostante.

    Usando un’espressione di Smalley, si potrebbe dire che le dita del nanorobot autoreplicante non sarebbero solo troppo grosse ma anche troppo appiccicose.

    In questo intervento ho voluto presentare un aspetto alternativo della ricerca scientifica. Quando una nuova tecnologia, attraverso iniziali scoperte, dimostra notevoli potenzialità, si può cadere nell’illusione di poter raggiungere traguardi inimmaginabili.

    Non escludo che la nanotecnologia possa dimostrarsi uno strumento straordinario per il progresso tecnico dell’uomo, ma una sorta di self-control da parte di scienziati e futurologi mi sembra doverosa.

    La Scienza ha bisogno di tempo. Se è vero, e lo è, che "c’è un sacco di posto là in fondo", È anche vero che ci sono ancora tanti ostacoli da superare prima di intravedere il traguardo.

    In relazione a questo articolo, è interessante poter consultare i lavori dei personaggi citati nel testo.
    Per quanto riguarda il testo della conferenza di Feynamn, si rimanda al sito della Zyvex.


    Sitografia

    Foresight Institute www.foresight.org

    Zyvex www.zyvex.com

    R. Smalley http://cnst.rice.edu/smalleygroup/res.htm

    Ralph Merkle - Biography www.merkle.com

    IMM - Institute for Molecular Manufactoring www.imm.org

    MEMS and Nanotechnology Exchange www.mems-exchange.org

    MEMS and Nanotechnology Clearinghouse www.memsnet.org


    Bibliografia

    K. E. Drexler, "Engines of creation", Anchor Books, 1986

    K. E. Drexler, "Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computing", John Wiley & Sons, 1992;




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