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La rivoluzione dei «nanotubi» TECNOLOGIE DI FRONTIERA La rivoluzione dei «nanotubi» Strutture di carbonio con mille applicazioni IL ventunesimo potrebbe os�sero il secolo del carbonio: lo tecnologie legale h questo olomcnto aprono infalli una nuova rivoluzione industrialo. Lo automobili faranno il rifor�nimento di idrogeno e divente�ranno finalmente ecologiche, i display elettronici ultrapialli tascabili e collegati a Inlornol sostituiranno giornali e libri, i cellulari saranno alimentali con minuscoli' colle a combu�stibile della durala di alcuni mesi, i computer continueran�no a rimpicciolirsi e inloragirannocon naDomacchìne. For�se potremo addirittura salire sino alla Luna in ascensore. Tutto por merito, del carbonio e, sopraltullo, dei nanotubi, piccolissimi cilindri cavi del diametro di alcuni nanoinotri (milionesimi di millimetro), composti di esagoni perfetti di carbonio. Non hanno difetti, sono chimicamonto inorti e meccanica�mente stabili e probabilmente rappresenteranno uno dei prin�cipali vettori verso le nanotec�nologie reali. Scoperti quasi por caso noi 1991 dal ricercatore giappone�se Sumio lijima della NEC Corporation inentro faceva un esperimento di sintesi dol fullerone C60 (la strana molecola a forma di pallone da calcio), du un decennio i nanotubi sono uno dei principali argomenti delle rivisto scientifiche più prestigioso, incluso «Naturo» e «Science». A dimostrazione doll'impatto che hanno avuto sull'ambiente scientifico, basti ricordare che lo stesso Richard Smalley, premio Nobel nel 1996 per i fullereni, alla noti�zia della scoperta dei nanotubi decise immediatamente di ab�bandonare i primi per dedicar�si a questi ultimi. I nanotubi furono inizial�mente prodotti por scarica di un arco tra due elettrodi di carbonio immersi in un gas inerte alla temperatura di 2000-3000 "C; la resa del pro�cesso era inferiore all'I per conto e il risultato poco più che qualche filamento irregola�re di nanotubo dopo oro di reazione. Lo sviluppo di nuove tecniche e l'utilizzo di opportu�ni catalizzatori ha però porta�to a notevoli miglioramenti e in Giappone si sta già coslruondu il primo impianto pilota di produzione industriale. Sono rigidissimi oppure si possono piegare completamen�te senza rompersi, come mine da matita cho si deformano elasticamente neanche fossero cannucce da bibita. So ne pos�sono ottonore lo fibre più forti che si conoscano, oppure an�che lo più sottili; se immaginas�simo di appallotlolaro un nanotubo di lunghezza pari alla distanza tra la Terra e la Luna otterremo un gomitolo grande quanto un granello di polline. Possono condurre la corrente elettrica comportandosi ora co�me metalli ora come semicon�duttori, sostituendo, nei circui�ti elettronici, sia i componenti sia i collegamenti, rispetto ai quali sono però incredibilmen�te più piccoli. Per darò l'idea basti pensare che negli attuali chip al silicio i componenti più piccoli misurano un paio di centinaia di nanometri, cioè sono circa cento volte più gran�di dei nanotubi. I nanotubi inoltro hanno un'alta conducibilità termica e possono essere collegati in reti simili a quelle neuronali, pos�sono manifestare comporta�mento piozoelotlrico o ancora accumulare enormi quantità di idrogeno. I possibili impieghi spazia�no da applicazioni puramente scienlificne ad altre più esplici�tamente tecnologiche. Per ci�tarne alcune tra le prime, si possono utilizzare i nanotubi come sonde che leggono a livel�lo atomico il rilievo topografi�co dello superfici di materiali, cosi come le vecchie puntine fonografichu leggevano la trac�cia dei dischi di vinile, oppure si può impiegarli come nanosiringhe per iniettare, senza al�cun danno, molecole dirottamonte all'intorno di cellule vi�venti. Tra lo seconde: permet�tono la produzione di materia�li ultraleggeri e ultraresistenti por applicazioni aerospaziali o la realizzazione di assorbitori di shock meccanici elevati o di olementi elastici che non per�dono Io loro caratteristiche nemmeno a temperature di 1500 "C. Se invece si inserisce un fullerone all'interno di un nanotubo e lo si fa viaggiare da una estremità all'altra, per ef�fetto di una tensione esterna. si avrà una testina di incredibi�le potenza RAM per la lettura e scrittura di segnali digitali. E poi ancora si ipotizzano applicazioni più fantasiose che realistiche, quali cavi superesistenti per ancorare piatta�forme spaziali, o appunto luna�ri, e collegarle a terra con fantascientifici ascensori-shut�tle, oppure la realizzazione di muscoli bionici, per bicipiti a prova di strappo, nei cruali i nanotubi sostituiscono le no�stre, al confronto umili, miofribrille. Tante ipotesi. Molte ri�marranno tali, ma le possibili�tà sono concrete e i primi segnali non si fanno attendere. Negli ultimi mesi, per esem�pio, sono slate realizzate pin�zetto cosi piccole da poter afferrare una molecola per vol�ta e una nanobilancia in grado di misurare il peso di un virus. E' notizia recentissima la rea�lizzazione da parte della giap�ponese Iso Electronics Corpo�ration di uno schermo ultra�piatto che impiega i nanotubi come sorgente di elettroni. Pa�re che abbia una luminosità superiore a qualsiasi altro pro�dotto analogo. Le prospettive sono affasci�nanti. Molto lavoro è ancora necessario, ma la ricerca proce�de a pieno ritmo e le possibili�tà tecnologiche che ne risulte�ranno saranno probabilmente superiori a quanto si riesca ora a immaginare. E' ormai solo questione di tempo e i primi cho arriveranno si accaparre�ranno proprietà intellettuali di enorme valore. Il Giappone e gli Stali Uniti si sono lanciati a tutta forza nella rincorsa. L'Europa per il momento rima�ne indietro; e l'Italia sta solo a guardare. Luca Paolo Ferroni Kyoto Institute ot Technology Nella foto, al lavoro con i nanotubi, strutture di carbonio ultra�microscopiche Nei disegni al computer, la disposizione degli atomi di carbonio nelle molecole della famiglia dei fullereni