• Marco C. Mastrolorenzi

Nanoscienze: presente e futuro tra molecole e atomi come Gulliver tra i Lillipuziani

In occasione dell’uscita del settimo volume della collana “Scientia et Litterae” - diretta da Marco Cappadonia Mastrolorenzi - abbiamo incontrato lo scienziato dei materiali Ivan Davoli, autore de “Il Paradiso dei Lillipuziani. Conversazioni sulle nanotecnologie”, C1V Edizioni.


Nel 1966 uscì un film diretto da Richard Fleischer, dal titolo “Fantastic Voyage”, in cui la Bantam Books commissionò a Isaac Asimov la scrittura di un romanzo dallo stesso titolo a cominciare dalla sceneggiatura della pellicola. Ma il libro uscì sei mesi prima del film e per questo motivo viene ritenuto, per errore, che il film sia tratto dal racconto di Asimov.

Durante una particolare missione uno scienziato resta gravemente ferito e per rimuovere un embolo cerebrale viene sottoposto a un intervento chirurgico da parte del Governo americano, desideroso di salvarlo per poter conoscere le scoperte sulla miniaturizzazione. Per effettuare l’intervento un team di scienziati entra in un sottomarino che viene miniaturizzato al livello di una cellula e iniettato nella carotide del paziente da salvare.

Piero Angela stesso, nella sua prefazione al libro di Ivan Davoli, ci ricorda come "Jules Verne, il grande scrittore di fantascienza francese, con i suoi romanzi molto immaginativi, aveva previsto a metà Ottocento certe grandi invenzioni che solo molto più tardi si sarebbero davvero realizzate: come il sottomarino o il razzo per andare sulla Luna. Ma a guardar bene, malgrado la sua grande fantasia, non era riuscito a immaginare certe invenzioni straordinarie che sarebbero apparse solo pochi decenni dopo" e aggiunge che "Per riuscire a orientarci in questa discesa nell'intimo della materia, abbiamo bisogno di qualcuno che ci accompagni, guidandoci tra molecole e atomi come farebbe un Gulliver nel mondo dei Lillipuziani".

Nel libro di Davoli, che l'autore dedica alle donne della sua vita, sua mamma, sua moglie e le sue figlie, facciamo un viaggio piuttosto simile per scoprire un mondo affascinante e poterlo osservare dalla giusta prospettiva, un universo che già da vari anni fa ormai parte della nostra realtà quotidiana in vari campi e applicazioni. Si vedranno così le nanotecnologie attraverso il loro particolare linguaggio (la meccanica quantistica), degli “occhi” potentissimi, delle “mani” straordinariamente precise, e le varie applicazioni negli oggetti che usiamo tutti i giorni e che fanno, ormai, parte della nostra quotidianità. Si cercherà di comprendere il significato delle energie alternative anche in un’ottica futura per poi esplorare il campo della nano farmaceutica capace di realizzare il sogno che ha dato vita al progetto “Drug Delivery”.

Ma gli argomenti sono davvero tanti e le riflessioni ci portano ad iniziare questa chiacchierata con Ivan Davoli.

Ben arrivato in redazione. Iniziamo dunque da una domanda semplice, ma importante per il lettore che vorrà viaggiare in questo “sottomarino miniaturizzato”: da dove nasce l’idea di questo libro?

L’idea parte dalla constatazione che da un po’ di tempo a questa parte, tra le persone non “addette ai lavori”, c’è una crescente domanda di conoscenza scientifica. Molta di questa curiosità è legata ai risultati scientifici ottenuti negli ultimi anni, ma anche al fatto che un numero sempre maggiore di scienziati ha compreso che la divulgazione deve diventare una attività centrale e non più marginale del proprio lavoro. Orbene con questo libro ho ritenuto di partecipare a questa nuova fase.


Potresti dire perché è utile leggere il tuo libro?

Io ci ho messo tutta la mia passione e le mie conoscenze per rendere utile questo libro; se ci sia riuscito o meno non posso certo dirlo io. Sarà il lettore che potrà dire se ha trovato spunti utili dalla lettura di questo testo. In particolare posso affermare che ho evitato di inanellare solo una serie di risultati scientifici, tra l’altro ampliamente reperibili in rete, mentre ho cercato di mettere in evidenza i meccanismi con cui si sono succedute le varie fasi che hanno permesso il vertiginoso sviluppo delle nanotecnologie.


C’è una particolare categoria di persone a cui è rivolto questo libro, un lettore-modello, come avrebbe detto Umberto Eco?

Beh, sì! Quando si scrive un testo c’è sempre una persona-tipo che ci sta di fronte ed ascolta. Quindi la categoria a cui è rivolto il libro è la categoria a cui appartiene quella persona-tipo: una persona curiosa con una formazione scolastica superiore, non necessariamente scientifica, disposta a rileggere una pagina se qualche cosa gli è sfuggita durante la prima lettura.


I giovani hanno bisogno di conoscere queste tematiche? Mi pare che ci sia una certa curiosità di conoscenza scientifica anche da parte loro.

Molti di loro certamente le richiedono. Di mio posso dirti che se la comunità scientifica non risponderà a queste richieste di un numero sempre maggiore di giovani rinuncerà ad avere un approccio scientifico alla realtà.


Si parla molto di “Sostenibilità Ambientale”. In che modo questo libro può aiutare?

La sostenibilità ambientale “non è un’isola a sé stante” circondata da mari e lontana dalle terre emerse della cultura generale. Il perseguimento della sostenibilità ambientale è un traguardo a cui si perviene da molte strade diverse, e fra queste strade le nanotecnologie rappresentano una autostrada a sei corsie, per così dire. Infatti la conversione fotovoltaica è il sistema più efficace di evitare la produzione di CO2 e nel mio testo si sono elencati un paio di esempi in cui si utilizzano le nanotecnologie per realizzare nuove celle fotovoltaiche; sempre più efficienti, più economiche e con un impatto estetico meno invasivo. In questo campo i miglioramenti sono prevalentemente dovuti all’applicazione delle nanotecnologie: nelle celle solari tipo DSSC uno strato di grafene posto sopra il TiO2 migliora fino al 50% l’efficienza fotovoltaica. Ma si potrebbero fare altri esempi per mostrare il contributo che le nanotecnologie dànno alla realizzazione dei sistemi ad energia ecocompatibile. Un esempio è la realizzazione dei motori ad idrogeno in cui la cella a combustibile utilizza carbonio nanostrutturato e particelle di metalli nobili con diametri inferiori ai 5 nm o l’utilizzo di filtri nanoporosi per pulire le marmitte dei motori a scoppio riducendo considerevolmente il particolato dei gas di scarico. Infine non possiamo dimenticare che la realizzazione delle super batterie al grafene, capaci di ricarica in tempi brevissimi, risolverebbe alla radice il problema della diffusione delle macchine elettriche.


Negli oggetti di uso quotidiano le nanoparticelle sono già presenti e i campi di applicazione davvero numerosi. Non tutti lo sanno, però: ci puoi fare degli esempi?

Citando semplicemente i telefoni cellulari avrei già risposto alla tua domanda. Ma i campi in cui le nanotecnologie trovano applicazione sono veramente tanti. Per esempio: le creme di bellezza, dove le nanoparticelle presenti nelle emulsioni assicurano una maggiore penetrazione nella pelle ed una azione prolungata nel tempo, oltre che un’ottima idratazione della pelle. Poi negli shampoo e negli smalti per le unghie dove l’azione delle nanoparticelle determinano le varie colorazioni o nei deodoranti e nei dentifrici che ne migliorano la reattività chimica.

I nanotubi di carbonio per esempio possono essere utilizzati per la realizzazione di schermi televisivi a bassissimo consumo, essendo essi elettricamente conduttivi e di piccolissimo diametro possono essere utilizzati come trasmettitori di campo con efficienza estremamente alta, Field Emission Display (FED).


Passiamo adesso alle nanotecnologie biomediche che possono incutere timore, come tranquillizzare chi ha delle paure in questo settore?

La paura è uno stato irrazionale. Chi ha paura difficilmente si fa convincere da argomentazioni scientifiche. Certo le nanoparticelle possono essere anche pericolose per la salute, ma proprio una più approfondita conoscenza del mondo nanometrico ci può mettere al riparo dalla loro pericolosità. Faccio un esempio: l’amianto è stato pericolosissimo per la salute dei polmoni e fintanto che non se ne è conosciuta la sua natura nanometrica è stato purtroppo inalato inconsciamente da migliaia di lavoratrici e lavoratori provocando serie e mortali malattie. Quando se ne è conosciuta la sua natura è stato eliminato e anche la bonifica degli ambienti dove è presente l'amianto è oggetto di una severa normativa. Oggi sappiamo che se correttamente inglobato può non essere più pericoloso.


Quali vantaggi possiamo aspettarci dalle nanoscienze in futuro?

Moltissime volte lo sviluppo scientifico ha stimolato bisogni nuovi di cui precedentemente non si avvertiva il bisogno. Mi viene in mente l’utilizzo delle foto applicato al telefonino. Dieci o quindici anni fa noi non ne sentivamo affatto il bisogno e la nostra vita non sembrava assolutamente turbata dalla sua mancanza. Oggi un cellulare senza fotocamera ci appare come un dispositivo irrimediabilmente azzoppato nelle sue possibili funzioni. Certamente l’informazione e la comunicazione (l’ICT) trarranno dallo sviluppo di dispositivi sempre più piccoli enormi vantaggi.

Nell’industria aerospaziale, come nell’industria edilizia, l’utilizzo degli allotropi del carbonio, che sono molto più leggeri e molto più resistenti dei tradizionali materiali, la faranno da padroni in tempi brevissimi.

Un altro campo in cui mi sento di dire che la nanotecnologia darà un grande contributo sarà la nano medicina e la nano farmaceutica. La nano medicina si sta orientando nella direzione di remotizzare le prestazioni mediche, e in questo settore lo sviluppo di sensori intelligenti MEMS e NEMS è di fondamentale importanza. La nanofarmaceutica si avvia verso un utilizzo sempre maggiore di nano dispositivi capaci di realizzare il sogno che ha dato il via al progetto “Drug Delivery”.


E su questo argomento c’è un capitolo specifico nel libro. Cosa ti aspetti o vorresti vedere realizzato in futuro dalle nanoscienze?

Prevedere il futuro è una attività che lascio fare ai veggenti di ogni tipo, quello che a me piacerebbe vedere è la realizzazione di dissalatori molto efficienti a cui il grafene sembra pare dare un contributo molto promettente. La realizzazione di dissalatori economici ed altamente efficienti permetterebbe di risolvere il problema dell’approvvigionamento idrico che per molti sociologi e altrettanti economisti sarà l’oro del futuro.


Grazie, professor Ivan Davoli per questa interessante chiacchierata sul tema delle nanotecnologie. Sarà sicuramente affascinante seguire gli sviluppi di questi studi e magari assistere ad altri prodigi (mi si passi il termine) della nanoscienza in questi campi.



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