La nanotecnologia è una branca della scienza e della tecnologia che si occupa nell'ordine del nanometro, ovvero un miliardesimo di metro (in genere tra 1 e 100 nanometri) e della progettazione e realizzazione di dispositivi nano dimensionali. Il termine "nanotecnologia" indica genericamente la manipolazione degli atomi  e molecole e, in particolare, si riferisce a lunghezze dell'ordine di pochi passi reticolari.

 

Rappresentazione al computer di un "ingranaggio" di dimensione nanometrica

Il primo riferimento alla nanotecnologia (non utilizzando ancora questo termine) risale al discorso tenuto da Richard Feynman nel 1959, intitolato There's plenty of room at the bottom.^[2][3]
Feynman suggerì un modo per sviluppare l'abilità di manipolare atomi e molecole direttamente, il cosiddetto scale-down. La tecnica consisteva nel progettare una serie di macchine utensili in scala 1:10, quindi utilizzarli per sviluppare e controllare la generazione successiva di utensili, in scala 1:100, e così via. Con il ridursi delle dimensioni, era necessario ridisegnare alcuni utensili, a causa del fatto che il rapporto tra le varie forze era cambiato (ovvero veniva meno la condizione di similitudine dinamica). Per dimensioni sempre minori, infatti, il contributo della gravità diventa sempre meno preponderante, mentre diventa determinante il contributo della tensione superficiale e delle forze di Van der Waals. Feynman tenne conto di tutti questi problemi di scala durante il suo discorso.

Il termine nanotecnologia fu coniato da Kim Eric Drexler, che lo utilizzò nel suo libro del 1986 Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. Nel quarto capitolo, Drexler introduce il concetto di autoreplicazione. Come le cellule costruiscono copie di sé per riprodursi, così anche i robot molecolari progettati dall'uomo potrebbero autoreplicarsi. Come conseguenza, si avrebbe che dopo gli investimenti iniziali sulla progettazione e costruzione del primo robot molecolare capace di auto-replicazione, i prezzi dei successivi robot sarebbero trascurabili. Questi stessi robot con capacità generiche (chiamati assemblatori) potrebbero quindi costruire oggetti più specializzati, utilizzando come materie prime per la produzione: atomi, energia, il progetto software e il tempo.

Ralph Merkle ha comparato l'approccio della chimica con le nanotecnologie al tentativo di manipolare dei mattoncini assemblabili indossando dei guanti da pugilato: infatti prima dell'avvento della nanotecnologia mancavano strumenti che permettessero di posizionare un particolare atomo in una determinata posizione (in modo da legarsi con un altro atomo scelto non a caso), per cui l'unica possibilità era nel processare un elevato numero di atomi, in modo che ci fosse una certa probabilità statistica di ottenere il risultato sperato. Infatti da una particolare reazione chimica, si ottengono in genere parecchie specie di prodotti atomici diversi. Una reazione chimica deve essere quindi seguita da un processo di filtraggio fisico, in modo da estrarre le specie a cui si è interessati, separandole dalle altre specie.

Al contrario, i processi nanotecnologici presentano una selettività maggiore rispetto alle metodologie tradizionali. Lo sviluppo della nanotecnologia è legata al processo di scansione ad effetto di sonda, originariamente sviluppata come forma di microscopia avanzata sotto il nome di microscopio ad effetto tunnel, e successivamente affinata fino a produrre una gran varietà di strumenti che sono in grado di sondare la materia con risoluzioni superiori al miliardesimo di metro e con la possibilità di interagire con un singolo atomo (ad esempio traslandolo a piacere su di una superficie o fissandolo ad essa).

Nonostante le mete svolte nella elaborazione di computer, nel rendere più piccoli i circuiti e nella sofisticazione di singoli atomi, la costruzione di macchinari nano metrici resta abbozzato fino al 2009 .tutti hanno il dubbio che un nanorobot ad auto replicazione controllata sia possibile e citano la possibilità di cambiamenti, che rimuovano ogni controllo e che favoriscano lo sviluppi GENETICI al cune persone ribattono che i batteri, esempi già funzionanti di nano macchine, sono progettati appositamente per cambiare velocemente e che  può comunque essere controllata il metodo di correzione degli sbagli già utilizzate nei computer moderni^{[senza fonte]}. Le ricerche in questo campo hanno portato allo sviluppo di software di simulazione.

La nanotecnologia agisce in un settore di ricerca molteplici discipline, coinvolgendo tanti indirizzi di ricerca, tra cui: biologia molecolare, chimica, scienza dei materiali, fisica (sia applicata che di base), ingegneria meccanica, ingegneria chimica ed elettronica, bioingegneria. Può essere vista sia come un prolungamento delle scienze esistenti sulla scala nanometrica, che come un loro "riadattamento". Due sono gli approcci principalmente seguiti in questo ambito:

• metodo bottom-up (dal basso verso l'alto): i materiali e meccanismi sono realizzati iniziando da composizioni molecolari che si rigenerano con legamenti chimici, usando metodi di riconoscimento molecolare (chimica supramolecolare);
• metodo top-down (dall'alto verso il basso): i dispositivi sono costruiti da materiali macroscopici con un accurato controllo dei principi di miniaturizzazione a livello micro.

Il macchinario molecolare ad energia più veloce esistente "Sunnye", capace di 60 000 giri al minuto, è stato preparato all'Università di Bologna dal team del professore Vincenzo Balzani e pubblicato sul giornale statunitense Proceedings of the National Academy of Sciences.^[5] Il motore è composto da una molecola filiforme di circa 6 mm, nel meccanismo da asse di scorrimento per una molecola rotonda del diametro di 1,3 mm. Alla messa a punto di Sunny hanno partecipato Alberto Credi, Margherita Venturi e lo staff di Fraser Stoddart dell'Università della California a Los Angeles. Più o meno lo stesso gruppo che già nella primavera del 2004 aveva annunciato un'altra nanomacchina, un ascensore chiamato "Nanospider" per la sua forma ad aracnide.

Evoluzione tecnologica dal 1995 al 2003

Riguardo alle fonti dei dati fanno testo sia la rivista Nature Nanotechnology^[7] dell'anno 2006, sia le informazioni provenienti dall "Office Européen des Brevets" (EPO) sul numero di brevetti consegnati:

Evoluzione delle conoscenze fondamentali tra il 1989 e il 2000

Prendendo in esame l'evoluzione delle caratteristiche delle pubblicazioni scientifiche, un articolo^[8] utilizzante metodi descrittivi di processi a sfondo nanotecnologico consente di migliorare anche a livello divulgativo e conoscitivo la pubblicazione nanotecnologica e quindi l'opinione pubblica riceve un'informazione più corretta:

Ulteriori possibili impatti

Il possibile impatto della nanotecnologia sull'economia e sulla legge è stato ampiamente dibattuto.

Le nanotecnologie presentano inoltre dei grossi rischi: infatti, potrebbero permettere di costruire armi convenzionali più distruttive ad un costo ridotto e armi di distruzione di massa che si auto-replicano (come fanno i virus e le cellule cancerose quando attaccano il corpo umano).

Le nanotecnologie applicate alla medicina si occupano di tutte quelle conoscenze e applicazioni che abbiano un utilizzo medico e farmacologico nell'ordine di grandezza dei nanometri. Gli approcci nanotech, in questo settore, vanno dall'uso medico dei nanomateriali, alla formulazione di nuovi sistemi per la somministrazione dei farmaci, ai biosensori nanotecnologici, al possibile utilizzo, nel medio periodo, della nanotecnologia molecolare. Molte sono le ricerche sperimentali per la produzione e la caratterizzazione di nanoparticelle che ricoperte con polimeri biocompatibili possano diventare dei carrier efficienti da utilizzare nel drug delivery. Il drug delivery è lo sviluppo di sistemi alternativi di indirizzamento dei farmaci nell’organismo, avente l’obiettivo di circoscriverne l’effetto biologico su una determinata tipologia di cellule, migliorando l’efficacia e riducendo la tossicità di una terapia.

Un'altra possibile applicazione delle nanotecnologie è la utility fog, nella quale una nuvola di microscopici robot connessi (più semplici degli assemblatori) cambierebbe la propria forma e le sue proprietà per formare oggetti o strumenti macroscopici diversi, rispondendo a comandi inviati da un software. Invece di modificare le attuali pratiche di consumare beni materiali in forme differenti, la utility fog sostituirebbe semplicemente la maggior parte degli oggetti fisici.

Visti questi pericoli, il Foresight Institute (fondato da Drexler per preparare l'arrivo delle future tecnologie) ha realizzato una serie di principi per lo sviluppo etico della nanotecnologia.^[9] Essi includono la proibizione di pseudo-organismi autoreplicanti (perlomeno sulla superficie della Terra e forse anche in altri ambienti). Per l'Italia, si veda il documento approvato, nel 2006, dal Comitato nazionale per la bioetica.^[10]

Opinioni Contrastanti

Un'indagine condotta dall'Università del Wisconsin^[11] riguardante l'opinione che gli abitanti di 13 Nazioni hanno espresso sulle nanotecnologie ha suscitato interrogativi. Dall'indagine è emersa una evidente maggiore cattiva predisposizione da parte degli abitanti professanti una fede religiosa. In Europa le Nazioni più contrarie alle nanotecnologie sono state l'Inghilterra e l'Irlanda, mentre in quelle più favorevoli sono apparse i Paesi Bassi ed il Belgio^{[senza fonte]}.

È da rilevare che le tematiche affrontate toccavano argomenti molto discussi come ad esempio l'OGM biologico, informazione e quindi anche le microapparecchiature informatiche e telematiche (internet) e così via. Indubbiamente sono state toccate questioni etiche e morali che influenzano in modo sempre più pervasivo molti aspetti della vita quotidiana.

Secondo l'opinione di alcuni esperti, chiamati in causa, Carlo Bottani sostiene che «più che la fede ad agire è il substrato culturale, che conduce al rifiuto della scienza»; secondo Edoardo Boncinelli, invece l'Italia è sin troppo prudente e la scienza viene bistrattata e manca una cultura della ricerca e del brevetto; secondo il teologo Vito Mancuso il pericolo può nascere quando si voglia alterare anche "il nucleo minimo della personalità" a vantaggio di una maggiore efficienza fisica, con la conseguenza di essere più belli ma diversi dall'io originario.^[11]

Narrativa

Drexler e altri hanno contribuito alle idee della nanotecnologia con altri due libri, Unbounding the Future: the Nanotechnology Revolution [1] (Liberare il futuro: la rivoluzione nanotecnologica) e Nanosystems: molecular machinery, manufacturing, and computation [2] (Nanosistemi: macchine, fabbriche e computazioni molecolari). Il primo è un libro divulgativo che introduce alle idee della nanotecnologia, in un modo non troppo tecnico. Il secondo è invece un'analisi dettagliata di numerosi possibili meccanismi nanotecnologici, con un'analisi scientifica della possibilità di costruirli e delle loro capacità. Un altro libro da segnalare nello stesso filone è Nanomedicine di Robert Freitas.

 https://www.heritagepreservationlab.com/le-nanotecnologie-applicate-al-restauro-e-conservazione-dei-beni-culturali/

LE NANOTECNOLOGIE APPLICATE AL RESTAURO E CONSERVAZIONE DEI BENI CULTURALI: Mosaici, Sculture, Quadri, Murales, Vetrate Artistiche

Le nanotecnologie applicate in molti campi scientifici sono frutto di una ricerca, sviluppatasi a partire dagli anni Sessanta del Novecento, di interesse per la chimica, la fisica, la biologia molecolare e diversi ambiti dell’ingegneria.

Il termine nanotecnologia fu coniato dal professor Norio Tanaguchi nel 1974 per indicare la “separazione […] e deformazione di materiali atomo per atomo o molecola per molecola”.

RICERCA AL RESTAURO

L’applicazione della ricerca al restauro ha portato, negli ultimi venti anni, alla messa a punto di tecnologie per la produzione di materiali (soprattutto consolidanti e protettivi) nanometrici cioè costituiti da particelle che abbiano almeno una delle tre dimensioni spaziali nell’ordine del Nanometro (nm) = 1 millesimo di micron (μm) = 10^-9 m.

I materiali

Tali materiali presentano caratteristiche che li rendono più facilmente disperdibili e veicolabili all’interno dei supporti litici o litoidi da consolidare e/o proteggere e dunque molto più efficaci.

Alcuni materiali, se composti di particelle inferiori al decimo di micron, mostrano talvolta oltre al miglioramento di alcune proprietà l’acquisizione di nuove ed è in questa direzione che la ricerca scientifica di Heritage Preservation Lab sta lavorando grazie ai laboratori di 4ward360.

Le Nanoparticelle di 4ward360

Inizialmente dunque sono stati sviluppati prodotti costituiti da dispersioni di nanoparticelle come Nanocalci (Ca(OH)2), Nanosilici (SiO2), Nanoparticelle + consolidanti (polimeri o silicato d’etile) da applicare sulle superfici da proteggere o consolidare.

 scopo di restituire alle superfici la perduta compattezza ed adesione tra i singoli strati, aumentandone in maniera importante le caratteristiche meccaniche e impedendo distacchi o perdite di materiale.

Nel settore del restauro i consolidanti utilizzati devono avere molecole che formino intermedi il più possibile vicini al legante naturale della pietra o del manufatto in modo da lasciarne invariate le caratteristiche di traspirabilità e cromia.

Tali molecole devono inoltre avere buone caratteristiche di penetrazione, durata e resistenza alle condizioni climatiche.

LA SOLUZIONE

La gamma di consolidanti nanotecnologici ci permettono di intervenire su manufatti e su ogni tipologia di pietra naturale, sia a matrice calcarea che silicatica, nel rispetto delle raccomandazioni NORMAL 20/85, riferite agli interventi conservativi sui materiali marmorei.

Le nostre formulazioni utilizzano sia materie prime il cui utilizzo è consolidato nel tempo che innovativi reagenti in nanotecnologia.

I VANTAGGI 

Nanotecnologia

Elevato potere consolidante nei supporti minerali

Rispettano le raccomandazioni NORMAL

Compatibili con tutte le tipologie di supporto

Garantiscono permeabilità al vapore

REVERSIBILE

 

LE NOVITÀ

Attualmente grazie a Heritage Preservation Lab, possiamo garantire applicazioni al restauro di Nanostrati (Silicati lamellari + polimeri), Nanofili e Nanotubi, Nanopori e Nanocontenitori (Microemulsioni), quindi andiamo oltre a ciò che si vede, Fermiamo il Tempo e conserviamo le superfici.

La nanotecnologia è anche diventata un tema prominente nella fantascienza Nanotechnology in Science Fiction Home Page, su geocities.com (archiviato dall'url originale l'11 agosto 2006).
Tra gli esempi, si citano i Borg di Star Trek, che utilizzano nanosonde per l'assimilazione; la nanomacchina a difesa di un tesoro nel film anime Lupin III - Dead or Alive: Trappola mortale, anche in Cowboy Bebop - Il film si parla di un potente virus creato con nanomacchine; le nanomacchine sono utilizzate per la ricostruzione dei corpi nel manga"Alita" di Yukito Kishiro (1990); il protagonista del telefilm Jake 2.0 che infettato dai naniti acquista dei superpoteri; i romanzi L'era del diamante (The Diamond Age) di Neal Stephenson, Microgenesi (Bloom) di Wil McCarthy, Preda di Michael Crichton.
Tutta questa narrativa tratta dei pericoli potenziali dell'ingegneria molecolare, ma in modo più o meno rassicurante; ad esempio, persino l'ecofagia è considerata un evento a cui si può sopravvivere. Alcuni critici hanno comparato questi libri a quelli della cosiddetta fantascienza post apocalittica, che supponeva possibile o perfino desiderabile la sopravvivenza dopo una guerra nucleare globale.

Nella serie Knight Rider, KITT (Knight Industries Three Thousand) utilizza la nanotecnologia per autoripararsi e cambiare aspetto.

Nel film Transcendence la nanotecnologia viene presentata come capace di ricomporre tanto edifici quando tessuti umani istantaneamente, al punto che, alla fine, i protagonisti decidono di rinunciare a questo tipo di progresso piuttosto che vivere in un mondo simile.

Nel film Ultimatum alla Terra la distruzione del nostro pianeta avviene potenzialmente grazie a nanomacchine che possiedono una intelligenza "coloniale" (tèrmiti, formiche, etc) in grado non solo di sminuzzare qualsiasi materiale a livello molecolare ma anche di moltiplicarsi con un processo di automontaggio.

Nel film Avengers: Infinity War, la nuova armatura "Bleeding Edge" di Tony Stark, alias Iron Man, segue la meccanica della utility fog nel suo funzionamento.