La nanotecnologia è la scienza che si occupa di studiare e modellare la materia sulla scala del miliardesimo di metro (nano-metro). Essa rappresenta il futuro in molti settori umani: dalla tecnologia elettronica dotata di circuiti sempre più miniaturizzati, a nuovi tipi di medicina in cui i nano-oggetti possono essere usati per attaccare selettivamente i tumori dall’interno; fino alla possibilità di integrare i nostri nano-oggetti tecnologici con la natura stessa, rilasciandoli in zone inquinate e permettendogli di operare come filtri al fine di purificare l’ambiente. Certo è fin troppo facile immaginare un possibile utilizzo negativo di tali potenzialità, a partire da un nuovo modo di concepire le armi belliche sia contro l’uomo che contro il suo ambiente vitale.
Ma in questo articolo non vogliamo indagare ad ampio spettro tutte le possibilità della nanotecnologia e come essa plasmerà il nostro futuro, vogliamo piuttosto rispondere a Feynman, portando, com’era nel suo stile, alcuni esempi scenici e paradigmatici delle nostre attuali capacità nano-tecniche.
E in primis, visto l’amore che noi de La Livella proviamo nei confronti della lettura, parleremo del libro più piccolo mai “stampato” (certificato anche dal Guinness World Records), intitolato “Teeny Ted from Turnip Town”, scritto da M. D. Chaplin e pubblicato da R. Chaplin grazie al laboratorio dell’università Simon Fraser in Vancouver. Si tratta di una minuscola lastra di Silicio dalle dimensioni di 70 micrometri x 100 micrometri ed è scritto su trenta “pagine”, in cui le lettere sono scolpite bombardando la lastra con un fascio di ioni (atomi carichi elettricamente). Il libro è una favola che racconta di Tenny Ted e la sua vittoria a una competizione di rape, ma per poterlo leggere occorre un microscopio elettronico a scansione.
Il secondo esempio, anch’esso certificato dal Guinness World Records, è il più piccolo film mai prodotto. Il titolo è “A Boy and His Atom” ed è stato realizzato dagli scienziati della IBM e pubblicato su YouTube [1]. Nel filmato si vede un bambino stilizzato, composto da poche molecole, giocare con un’altra molecola che rappresenta la sua palla. Tra un frame e l’altro gli atomi vengono spostati singolarmente in maniera controllata dagli scienziati per “disegnare” le varie scene. In totale sono state usate sessantacinque molecole di monossido di carbonio poste su un substrato di rame che fa da sfondo. L’intero sistema venne tenuto a una temperatura prossima allo zero assoluto perché a temperature più alte gli atomi avrebbero avuto un’energia sufficiente per muoversi anche quando gli scienziati non lo desideravano.
L’ultima applicazione a cui accenniamo è attualmente un hot topic nella scienza ma anche più generale nella società: il computer quantistico. Dai tempi del celebre discorso di Feynman, in cui un computer occupava un’intera stanza, il progresso informatico si è evoluto contemporaneamente in due direzioni: l’accrescersi della potenza del computer e la miniaturizzazione dei suoi circuiti. Esiste una legge, detta “di Moore”, che descrive tale andamento. In essa si prevede un raddoppiamento del numero di transistor stampati su un circuito ogni 18-24 mesi. Il che, tradotto in parole semplici, significa che le dimensioni dei nostri dispositivi tecnologici vanno via via riducendosi, tanto che oggi possiamo utilizzare un solo smartphone lì dove un tempo saremmo stati costretti ad adoperare una moltitudine di strumenti. La legge di Moore, però, ha un limite pratico, fisico, al quale si è costretti a fermarsi nel ridurre le dimensioni dei sistemi. Si tratta del limite sotto il quale emergono le leggi della meccanica quantistica, rendendo il comportamento della materia indescrivibile in termini classici. La nanotecnologia ci ha condotti fino a questa soglia e ci aiuterà a superarla, facendoci passare dai classici “bit” di 0 o di 1, ai “qubit” che si possono trovare in stati di sovrapposizione tra lo 0 e l’1, ampliando i limiti di calcolo a cui siamo abituati. Dal bit al qubit, le regole della criptografia, dell’industria farmaceutica e della ricerca scientifica potrebbero prendere una svolta del tutto nuova; basti pensare che nel 2019 il processore quantistico della Google, Sycamore, è riuscito a risolvere in tre minuti e venti secondi un problema che al computer non quantistico più potente al mondo richiederebbe dieci mila anni di lavoro. Ma questa è un’altra storia e merita di essere raccontata in un futuro articolo.