Nonostante le sue dimensioni, la nanotecnologia sta avendo un impatto industriale
Il campo emergente della nanotecnologia è stato a lungo considerato oscuro, se non addirittura un po’ spaventoso. Tuttavia, la nanotecnologia sta dimostrando il suo potenziale in diversi settori, inducendo le aziende a pensare a come la loro organizzazione potrebbe beneficiare di macchine e materiali minuscoli. Ecco sei aree in cui la nanotecnologia ha già mostrato enormi promesse.
1) Nanomedicina
Utilizzando sistemi di trasporto su scala nanometrica, i farmaci possono essere consegnati in modo molto più mirato ed efficiente. La nanomedicina combina proprietà chimiche e meccaniche per aiutare i pazienti e i medici, cercando di produrre farmaci che raggiungano l’area desiderata molto più velocemente delle iniezioni o delle pillole tradizionali. A differenza delle medicine esistenti, le nanoparticelle possono attraversare certe barriere biologiche all’interno del corpo.
Tuttavia, nonostante gli innumerevoli studi, la nanomedicina rimane in gran parte teorica. Al momento, la maggior parte del lavoro sulla nanomedicina è stato confinato agli studi clinici e non è ancora entrato nella sanità tradizionale. Anche così, secondo un rapporto pubblicato da Transparency Market Research, il mercato globale della nanomedicina dovrebbe raggiungere 177,6 miliardi di dollari entro la fine dell’anno. Gli usi futuri potrebbero includere trattamenti per varie malattie come l’Alzheimer, il cancro e il diabete, così come affrontare la resistenza antimicrobica e i tessuti nano-ingegnerizzati.
2) Produzione
Molte delle discussioni intorno alla nanotecnologia riguardano come può essere usata nella produzione. Realizzare processi su scala nanometrica riduce i costi, migliora l’efficienza e la qualità dei materiali. Per esempio, ArcelorMital produce acciaio incorporato con nanoparticelle che gli permette di fare travi e piastre più leggere, più sottili, ma più forti. MesoCoat ha sviluppato un rivestimento nanocomposito chiamato CermaClad per i tubi dell’industria petrolifera per fornire resistenza alla corrosione. Il rivestimento può essere applicato a una temperatura più bassa e a una velocità maggiore rispetto ai metodi convenzionali, portando a un costo ridotto e a tubi più economici.
Un’altra interessante innovazione nano nella produzione sono le punte di diamante su scala nanometrica. Lavorando con i ricercatori dell’Università dell’Illinois e dell’Università della Pennsylvania, Advanced Diamond Technologies ha creato un nuovo tipo di nano punte per la lavorazione termica fatte interamente di diamante. Sembra eccessivo, ma non dimentichiamo che le punte di diamante hanno un diametro di 10nm…
3) Energia
Uno dei principali rami dell’energia in cui si ritiene che la nanotecnologia abbia un particolare potenziale è quello solare. Nelle celle solari nano ingegnerizzate, particelle più piccole e materiali con strutture molecolari diverse facilitano un maggiore assorbimento di energia. Sfortunatamente, gli sforzi di NanoSolar per portare le nano celle solari sul mercato sono falliti, e l’azienda è stata costretta a chiudere nel 2013. In anni più recenti, l’energia solare ha ricevuto un rinnovato interesse. C’è ora una lunga lista di aziende solari che potrebbero sfruttare la nanotecnologia all’interno dei loro prodotti.
Oltre al solare, la nanotecnologia viene applicata nelle batterie agli ioni di litio. Candace Chan, un professore di ingegneria all’Arizona State University, ha sviluppato un metodo per rendere le batterie più sicure sostituendo il liquido infiammabile al loro interno con nanomateriali ceramici solidi e conduttori di litio. Un uso più ampio dei nanomateriali nell’edilizia potrebbe anche migliorare l’efficienza sia dell’illuminazione che del riscaldamento, dato che le nanoparticelle sono molto migliori nell’assorbimento.
4) Elettronica
In un mondo dominato dai dati, è vitale gestire le informazioni velocemente e in scala. Fortunatamente, quando si tratta di elettronica, la nanotecnologia può fornire i chip più piccoli, più veloci e più potenti necessari per soddisfare le richieste di grandi dati. Utilizzando i nanotubi di carbonio, l’azienda nanotecnologica Nantero ha sviluppato un chip di memoria NRAM (Nanotube Based Nonvolatile Random Access Memory) per sostituire i chip di memoria Flash ad alta densità.
Anche Intel ha riconosciuto rapidamente i vantaggi dell’elettronica alimentata dalle nanotecnologie. Nel 2014, l’azienda ha lanciato il primo processore a 14 nm per PC sottili e senza ventola. Il chip Core M era il 50 per cento più piccolo e il 30 per cento più sottile del suo predecessore, e ulteriori piani sono stati rapidamente svelati per una versione a 10 nm. Poi, nel 2015, un consorzio guidato dal concorrente di Intel, IBM, ha rivelato un chip di prova a 7nm. Il chip è il risultato di un progetto di ricerca di cinque anni e 3 miliardi di dollari. In altre parole, grazie alla nanotecnologia, la legge di Moore continua a vivere.
5) Cibo
La nanotecnologia sta aiutando a risolvere il problema globale dello spreco alimentare rendendo il cibo e gli imballaggi alimentari più durevoli e resistenti ai batteri. Se il cibo dura più a lungo, meno sarà buttato via dai consumatori o rifiutato dai supermercati. Per esempio, i nanocompositi di argilla vengono utilizzati in bottiglie, cartoni e pellicole da imballaggio per fornire una barriera impermeabile ai gas come l’ossigeno o l’anidride carbonica. Nei contenitori sono state inserite nanoparticelle d’argento per uccidere i batteri, e si stanno sviluppando nanosensori per rilevare batteri e altri contaminanti come la salmonella negli impianti di imballaggio.
Nella fase di crescita, reti di nanosensori e distributori possono essere utilizzati in tutte le fattorie e nei campi per riconoscere quando una pianta ha bisogno di nutrienti o acqua. I distributori possono quindi rilasciare fertilizzanti, sostanze nutritive o acqua come richiesto prima che la pianta mostri segni di carenza. I nanopesticidi potrebbero ridurre l’impatto chimico sulle piante attivandosi solo una volta ingeriti da un insetto.
6) Città intelligenti
Tutti gli esempi di cui sopra mostrano perché la nanotecnologia sarà strumentale nella costruzione delle infrastrutture delle città intelligenti. Le città intelligenti creano una quantità monumentale di dati che devono essere trasmessi tra e all’interno delle reti. La tecnologia a onde millimetriche abilitata dalla nanotecnologia, come mmLink di Teraphysics, è un esempio di come la nanotecnologia può rendere tutto questo molto più facile, trasportando i dati senza un’infrastruttura di supporto. Nel 2017, Teraphysics ha lanciato una campagna di crowdfunding e ha anche avviato colloqui con i principali operatori wireless. L’obiettivo finale dell’azienda è quello di utilizzare la rete abilitata dai nano per fornire una dorsale per l’adozione del 5G.
Altre applicazioni includono l’uso di nanomateriali in centrali elettriche, impianti di trattamento delle acque e infrastrutture stradali, nonché l’installazione di nanosensori per monitorare i livelli di inquinamento dell’aria e altre metriche ambientali.
Un piccolo passo…
La nanotecnologia non riguarda solo piccoli robot autonomi. Il settore sanitario si distingue come il più entusiasta adottante. Le recenti applicazioni nel campo dell’energia, in particolare per quanto riguarda il solare, hanno contribuito a stimolare l’interesse delle aziende per la nanotecnologia. E, mentre le città intelligenti passano dalla teoria alla realtà, la nanotecnologia potrebbe fornire una risposta ai dilemmi sui dati. Non solo, ma la nanotecnologia sta già contribuendo ad ambienti più sostenibili. La nanotecnologia ha superato le pagine della fantascienza per rappresentare un’opportunità essenzialmente per ogni industria.