Nanotecnologia: dall'applicazione al business d'impresa

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PREMESSA 
 
Dalle tante parole magiche di questo inizio secolo, Nanotecnologia è una di 
quelle che più frequentemente si incontrano nella vita quotidiana, circondata da 
aspettative a volte eccessive, spesso magiche, talora irrealistiche. La parola 
nanotecnologia riassume tutte le tecnologie in grado di modificare la materia con 
precisione atomica, espressione questa assai generica, infatti in senso più  
restrittivo possiamo dire che le nanotecnologie sono quelle metodiche che 
permettono di realizzare materiali e dispositivi caratterizzati da strutture 
artificiali e preordinate di dimensioni prossime a quelle atomiche (un 
decimilionesimo di millimetro). L’obiettivo della nanotecnologia è quello di fare 
artificialmente quello che la natura fa da sempre e cioè combinare tra loro 
molecole o parti di esse per costruire dispositivi o congegni in grado di eseguire 
operazioni più o meno complesse. L’attuale tecnologia permette di realizzare 
dispositivi su scala enormemente superiore. Poter ridurre tale scala 
comporterebbe vantaggi sotto molti punti di vista. Dall’etimologia della parola si 
può dedurre che il primo vantaggio di un “nano dispositivo” è legato alle sue 
dimensioni. Cosa succederebbe se l’elettronica del nostro computer diventasse 
un miliardo di volte meno ingombrante
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? Sicuramente per motivi ergonomici le 
dimensioni delle periferiche non potrebbero cambiare di molto, ma il numero di 
dispositivi presenti nella sua scheda accrescerebbero notevolmente le 
                                                           
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 Sul tema si veda: Le nanotecnologie in Italia e nel Mondo, Michele Del Conte , Ottobre 2001. 
 Sito internet: www.ulisse.sissi.it.
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prestazioni di calcolo, che  (secondo vantaggio) sarebbero ulteriormente 
accresciute dal fatto che dispositivi più piccoli potrebbero operare anche più 
velocemente. Per le loro dimensioni (terzo vantaggio) i dispositivi nano 
elettronici non seguirebbero le leggi della fisica classica ma obbedirebbero alle 
leggi della fisica quantistica
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. Tutto ciò implicherebbe la possibilità di realizzare 
dispositivi elettronici completamente nuovi, ma anche di disporre di materiali, 
che su scala nanometrica esibiscono proprietà differenti da quelle comunemente 
note. Come ogni innovazione anche la nanotecnologia presenta ostacoli,due dei 
quali meritano particolare interesse: - Incapacità di interconnettere nano e micro 
– Difficoltà a realizzare e ad organizzare in maniera preordinata nano dispositivi.  
In riferimento al primo punto, attualmente non esistono difficoltà eccessive a 
collegare un dispositivo microelettronico all’altro;ben diversa è la situazione per i 
nano dispositivi,per i quali soluzioni tecnicamente affidabili  non sono ancora 
disponibili. In riguardo al secondo punto, premettendo che qualunque circuito 
microelettronico è costituito da dispositivi diversi per tipo e caratteristiche 
collegati secondo una logica, attualmente ci troviamo di fronte a limitazioni 
notevoli, in quanto la capacità di maneggiare la materia a livello atomico è 
ridotta al punto che permette di costruire su un chip dispositivi tutti eguali e con 
collegamenti casuali. Oggi molte aziende italiane e straniere stanno operando sia 
impiegando le prime nanotecnologie sufficientemente mature per essere portate 
                                                           
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 La Fisica quantistica (Meccanica quantistica) è un’insieme di teorie formulate nella prima metà del xx 
secolo che descrivono il comportamento della materia a livello microscopico andando a spiegare quei 
fenomeni che la fisica classica non riesce più a comprendere. La fisica quantistica infatti, elimina la 
precedente distinzione tra particelle e onde. Un sistema quantistico presenta le caratteristiche tipiche delle 
onde ma nel momento in cui viene misurato o anche solo osservato, assume le caratteristiche di un insieme di 
particelle (quanti) (dal latino quantum,quantità da cui il nome della teoria). Dal sito:www.olistica.tv.
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in produzione, sia svolgendo ricerche congiunte con l’ università. Sul territorio 
italiano la società IBM
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 ha programmi attivi su questo settore con particolare 
interesse alla realizzazione del computer quantistico. Anche all’estero, dai colossi 
giapponesi dell’elettronica alle industrie americane come la INTEL
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, hanno 
vigorosi programmi di ricerca applicata sulla nanotecnologia. 
                                                           
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 International Business Machines Corporation: è un’azienda statunitense tra le maggiori al mondo nel settore 
informatico. IBM è anche la marca con cui il gruppo vende i propri prodotti. E’ stata costituita il 16 giugno 
1911, ma attiva da 1888, ha sede a Armonk ,New York, USA. La filiale italiana fu costituita nel 1927. 
 Per approfondimenti si rimanda a “www.ibm.com”.    
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 La INTEL Corporation è la più grande azienda multinazionale produttrice di semiconduttori 
(microprocessori, circuiti di supporto alle telecomunicazioni e alle applicazioni informatiche) con sede a 
Santa Clara,California. Fondata nel 1968, è leader nel suo segmento di mercato. Per approfondimenti si 
rimanda a www.intel.com.
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CAPITOLO 1 
CALCOLO MOLECOLARE E NANOTECNOLOGIE: UNO 
SGUARDO SOGGETTIVO 
 
1.1 RICHARD FEYNMAN, GORDON MOORE E ERIC DREXLER: 
CENNI STORICI 
 
Nel 1959, quando ancora i computers occupavano intere stanze, il Fisico 
Statunitense Richard  Feynman
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 nel dibattito, “ there’s planty of room at the 
botton ” ovvero  “ c’è un sacco di spazio giù in fondo”, tenuto presso la Società di 
Fisica Americana a Caltech, descrisse un processo mediante il quale si potevano 
manipolare  molecole o addirittura singoli atomi, utilizzando una serie di 
strumenti per costruire e operare un’altra serie proporzionale più piccola fino a 
realizzare la scala di cui si necessitava. Nello specifico, il Fisico Statunitense
2
 
intuiva le potenzialità dei sistemi biologici come manipolatori di informazioni  su 
scala molecolare e prefigurava la costruzione di computer sub-microscopici, 
basati su cellule viventi e complessi molecolari
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.  In effetti la giusta intuizione di 
Feynman si rafforzò in quanto gli organismi molecolari, anche se 
straordinariamente piccoli sono molto attivi, trasformano varie sostanze, si 
spostano, usano trasferiscono e immagazzinano informazioni. Un simpatico 
                                                           
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 Richard Philips Feynman, fisico statunitense (New York, 1918). Professore dell’istituto di tecnologia di 
Pasadena in California, Dal 1945 al 1950 insegno fisica teorica all’università di Cornell e dal 1950 al 1959 
all’università di Caltech. Sviluppò in una visione matematica nella teoria dei quanti i cosiddetti grafici di 
Feynman ,rappresentazioni visibili di integrazioni a particelle elementari. Insieme a Tomanaga e a Schwinger 
ebbe il premio nobel per la fisica (1965) per i contributi fondamentali al futuro dell’elettrodinamica dei 
quanti. Nuova enciclopedia universale, Fabbri Editore, 1984,  Milano pag. 3284. 
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 Feynman affermò: “Non solo Dio gioca a dadi ma li getta dove non possiamo vederlI”. (Portale fisica-
quantistica) 
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 Si veda rivista mensile Mondo Digitale num.1, marzo 2010, pag.3-4.
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aneddoto vede Feynman annunciatore di due sfide. Il fisico  offriva 1000 Dollari a 
chi per primo ne risolvesse ognuna.  La prima riguardava la costruzione di un 
nano motore, che nel 1960 venne realizzato da William Mc Lellan. La seconda 
sfida prevedeva la possibilità di ridurre le lettere in modo tale  da poter 
sistemare interamente l’enciclopedia  Britannica sulla testa di uno spillo. Anche 
questa sfida venne  vinta, ma solo nel 1985, da Tom Newman. Con il passare 
degli anni, altri fisici come Vaintsvaig e Lihernan ripresero l’idea di Feynman del 
computer molecolare, in particolare Conrad approfondì la possibilità di elaborare 
informazioni con macromolecole come le proteine
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.  Anni più tardi, (1965) 
Gordon Moore, capo dei laboratori di ricerca della Fairchild Semiconductor 
Company e in seguito fondatore della INTEL Corporation (1968), osservò che ogni 
anno il numero dei transistor
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 che si potevano fare entrare in un circuito 
integrato raddoppiava ogni 18 mesi prognosticando che questo comportamento 
sarebbe continuato nel decennio successivo.  Questa osservazione venne più 
tardi chiamata Legge di Moore
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.  Questo andamento continuò molto più dei dieci 
                                                           
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 Conrad M.: On design principles for a molecular computer. Comm. ACM, Volume 28, n° 5, 1985, pag. 464 
- 480. 
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  In elettronica, il transistor, detto anche transistore, abbreviazione del termine inglese transfer- resistor, è 
un dispositivo a semiconduttore largamente usato sia nell'elettronica analogica che nell'elettronica digitale. Il 
transistor è costituito da un materiale semiconduttore al quale sono applicati tre terminali che lo collegano 
al circuito esterno. L'applicazione di una tensione elettrica o di una corrente a due terminali permette di 
regolare il flusso di corrente che attraversa il dispositivo, e questo permette di amplificare il segnale in 
ingresso. Il funzionamento del transistor è basato sulla giunzione p-n, scoperta casualmente da Russell Ohl il 
23 febbraio 1939. Esistono principalmente due diverse tipologie di transistor, il transistor a giunzione 
bipolare ed il transistor ad effetto di campo, ed è possibile miniaturizzare i dispositivi di entrambe le categorie 
all'interno di circuiti integrati, il che li rende un componente fondamentale nell'ambito della microelettronica. 
I transistor vengono impiegati principalmente come amplificatori di segnali elettrici o 
come interruttori elettronici comandati, ed hanno in larga parte sostituito i tubi termoionici. Il termine 
"transistor" è stato utilizzato nel linguaggio comune anche per identificare le piccole radio AM portatili a pile, 
che furono la prima applicazione di questi dispositivi a raggiungere il mercato di massa, negli anni '50. 
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 Cronologia. Nato nel 1929 a San Francisco, CA, USA. 1950 Sposato con Betty. Riceve una laurea in 
Chimica presso la University of California, Berkeley. 1953 Dottorato di Ricerca in Chimica e Fisica presso 
il California Institute of Technology. 1957 Co-fondatore di Fairchild Semiconductor. Postulati 1965 
" Legge di Moore ". 1968 Co-fondatore di Intel (luglio). 1975 Presidente e Chief Executive Officer di Intel.