SCIENZAinATTO/ Nanoscienze e Nanotecnologie. Sfide e opportunità per il XXI° secolo

- Dario Narducci

L’autore presenta le innovazioni sul piano metodologico/concettuale che differenziano le nanoscienze e le nanotecnologie dalla ormai consolidata strategia di ricerca della microelettronica.

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Una delle più importanti scoperte in campo scientifico e tecnologico di questi tempi, anche per le possibili ricadute sulla vita di tutti i giorni.
L’autore presenta gli aspetti innovativi sul piano metodologico e concettuale che differenziano le nanoscienze e le nanotecnologie dalla ormai consolidata strategia di ricerca della microelettronica.
Un contributo utile anche dal punto di vista dell’orientamento per coloro che si avviano a studi universitari di carattere scientifico.

Nessuna tecnologia nell’intera storia dell’umanità ha saputo svilupparsi con l’incredibile velocità con cui si è mossa la microelettronica.
A partire dai primi anni Cinquanta del XX secolo il rateo di riduzione della taglia dei dispositivi microelettronici è riuscito a impressionare a tal punto anche gli addetti ai lavori che Gordon Moore, tecnologo americano cofondatore di Intel, ipotizzò nel 1965 una legge di sviluppo nel settore che, fino a oggi, non è mai stata smentita.
Le legge di Moore prevede che le dimensioni dei dispositivi elettronici elementari si dimezzino ogni 18 mesi. Questa linea di tendenza, predetta all’inizio degli anni Sessanta, è stata puntualmente rispettata fino ai nostri giorni. Ma l’estrapolazione della retta di Moore prevede anche che, dal punto di vista delle dimensioni dei dispositivi, dimezzando ogni 18 mesi la regola di disegno, la microelettronica comincerà presto a ragionare sulla scala degli atomi.

Una rappresentazione grafica della legge di Moore

Questo implica che da un lato la tecnologia è prossima a toccare il limite dell’infinitamente piccolo; dall’altro che qualcosa dovrà rapidamente cambiare nel modo di pensare il funzionamento della microelettronica. Se, infatti, il comportamento fisico di un dispositivo non varia significativamente passando da dimensioni millimetriche alla scala del micron (10-6 m), la fisica predice che su scale più piccole il comportamento dei dispositivi muterà completamente. Non sarà più possibile pensare a elettroni che si muovono come palline cariche sottoposte a campi elettrici.
Al contrario, il loro comportamento sarà governato e descrivibile soltanto impiegando leggi ed equazioni che appartengono alla meccanica quantistica. E, da molti punti di vista, la materia comincerà a comportarsi in maniera non intuitiva, diversa dalle aspettative che derivano dall’osservazione di sistemi macroscopici.
Nanoscienze e nanotecnologie nascono da questo snodo concettuale.

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Dario Narducci
(Docente di Chimica Fisica presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università degli Studi di Milano Bicocca)

© Pubblicato sul n° 29 di Emmeciquadro

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