Strumenti e approcci
Le potenzialità offerte dalle nanotecnologie sono moltissime perché al livello molecolare la materia ha proprietà completamente diverse che possono consentire di realizzare oggetti molto più potenti e precisi. Per studiare la materia a livello nanometrico vengono utilizzati nuovi sistemi che permettono di vedere e manipolare direttamente atomi e molecole, in particolar modo vengono sfruttati i microscopi a scansione.
Il microscopio a scansione che sfrutta l’effetto tunnel, denominato STM, dall’acronimo inglese Scanning Tunneling Microscope, venne realizzato nel 1983 all’IBM di Zurigo da Gerd Binnig e Heinrich Rohrer, invenzione per la quale ricevettero il Premio Nobel per la Fisica tre anni dopo. Questo tipo di microscopio a sonda riesce a mostrare singoli atomi di una superficie di un conduttore sfruttando particolari leggi della fisica quantistica. In seguito l’STM è stato perfezionato tanto da poter consentire di spostare gli atomi. Il secondo tipo di microscopio a scansione utilizzato, realizzato nella medesima sede del precedente nel 1986, viene definito Microscopio a forza atomica, AFM (Atomic Force Microscope). L’AFM riesce a vedere anche gli atomi delle superfici di materiali non conduttori.
Per poter fabbricare nanostrutture si utilizzano due approcci molto diversi. L’approccio top-down, come indica il binomio, inizia "dall’alto", da strutture più grandi che devono essere ridotte fino a dimensioni nano. Vengono aggiunti e tolti pezzi di una superficie, in modo più o meno analogo al lavoro di uno scultore che parte da una colonna grande e via via ne riduce le dimensioni e ne manipola la forma per poter ottenere una statua. Questo approccio viene utilizzato soprattutto in ambito ingegneristico ed elettronico, per la costruzione di microchip.
L’altro approccio, chiamato bottom-up, si basa su presupposti completamente diversi: a partire da componenti piccole, come atomi e molecole, tramite un processo di autoassemblaggio si costruiscono strutture più grandi di tipo organico e inorganico; i nanotubi sono esempi di strutture autoassemblate. Questo approccio presenta dei problemi, ma facilmente sarà il punto di partenza per una vera rivoluzione in ambito tecnologico.
