Nanotecnologie e supermateriali al servizio dell’uomo

218

Materiali che si «costruiscono» da soli. Calcestruzzo che abbatte lo spreco di energia. Nuove metodologie per abbattere le polveri sottili. L’Italia delle nanotecnologie che incontra la ricerca indiana sui materiali può aiutare anche la diplomazia

Nel XV Convegno Neem 2015, in corso presso il Cnr di Roma, nella tre giorni dedicata ai nano-sistemi e nano-processi applicati alla scienza dei materiali, Italia e India si confrontano per migliorare le tecnologie nei settori energetico, ambientale e medico alla presenza dell’ambasciatore indiano in Italia Basant K. Gupta e di Lorenzo Lo Cascio dell’Assessorato allo Sviluppo Economico della Regione Lazio.

«La ricerca sui materiali è un elemento fondamentale per lo sviluppo economico e industriale di tutti i paesi, oltre che indispensabile per garantire lo sviluppo di nuovi prodotti e tecnologie ad alto valore aggiunto, sia a livello economico sia sociale, per tutelare l’ambiente e la nostra salute», spiega Augusto Marcelli dell’Istituto nazionale di Fisica Nucleare di Frascati e coordinatore di Neem e del progetto bilaterale di grande rilevanza Italia-India del Maeci.

Dell’importanza dei programmi di ricerca e sviluppo nell’ambito dei nano-materiali impiegati nelle Pmi è promotore anche il main sponsor del convegno, il Consorzio Hypatia, una realtà scientifica esperta in programmi di ricerca applicata che coinvolgono università e imprese, con l’obiettivo di sviluppare progetti utilizzabili in ambito medico e industriale. «I nanomateriali sono ora oggetto di grande interesse nei differenti campi della scienza e dell’ingegneria – spiega Flavio Lucibello, presidente del Consorzio -. L’interesse trasversale nei confronti di questi prodotti è da attribuirsi alle notevoli proprietà strutturali, chimiche e fisiche che li rendono, senza dubbio, tra i più idonei alla produzione di dispositivi tecnologici d’avanguardia. I nanotubi di carbonio, scoperti nel 1991, ne sono un esempio. Attraverso il programma di ricerca “NanoPoli”, che studia il comportamento dei nano-tubi all’interno di materiali compositi, si possono creare soluzioni ad alto grado di conduttività elettrica e termica. Un’altra applicazione di grande rilevanza sociale oltre che scientifica è il programma “NanoBioTech”, che utilizza biosensori realizzati con nanoparticelle d’oro per l’indagine precoce di alcuni tipi di tumori, come ad esempio quello al polmone».

Il convegno è il risultato di un’importante attività di cooperazione internazionale finanziata dal ministero degli Affari Esteri italiano e dal ministero della Scienza e della Tecnologia indiano, che ha come obiettivo il rafforzamento dello scambio scientifico Italia-India e, con il coinvolgimento di altri istituti e scienziati provenienti da tutto il mondo, stimolare anche il settore tecnologico e industriale del Lazio, come sottolineato anche da Lorenzo Lo Cascio della Regione Lazio. Tutti i gruppi di ricerca partecipanti al progetto sono contraddistinti dalla inter-disciplinarietà, condizione essenziale per le ricerche attuali, in uno scenario di applicazioni ad ampio spettro: dal risparmio energetico, alla salute umana, dalla ricerca industriale, alla tutela ambientale.

Alcuni dei progetti in discussione al Cnr.

La materia che si autoassembla

Nanomateriali dalla struttura porosa, che si costruiscono «da soli». Una delle soluzioni ad alto contenuto tecnologico presentate da Plinio Innocenzi dell’Università di Sassari, esperto di materiali autoassemblanti. Questi materiali, per la loro caratteristica di auto-assemblaggio costruiti a partire dall’evaporazione di una soluzione, possono formare pori di dimensioni variabili da pochi nanometri a centinaia di nanometri, capaci pertanto di intrappolare molecole per nuove applicazioni in ambito chimico, industriale, farmaceutico e biologico.

Dagli antichi romani il futuro: la sfida scientifica del calcestruzzo

Lo studio del comportamento nanometrico di questo sistema di costruzione già conosciuto dagli antichi, usato come analogia per sintetizzare nuovi materiali complessi come i superconduttori, materiali a resistenza elettrica nulla. L’analisi del fenomeno chimico che porta alla formazione di materiali così complessi come il calcestruzzo è uno dei punti di partenza di Antonio Bianconi del Ricmass (Rome International Center for Material Science), esperto in superconduttività. Tutti questi studi guardano al modo in cui le miscele di atomi che compongono materiali apparentemente molto diversi tra loro si auto-organizzano, per ottenere materiali con proprietà diverse: dall’estrema resistenza meccanica come nel cemento alla resistenza «zero» come nei superconduttori. I nuovi materiali che emergeranno da questi studi potranno certamente aiutare a ridurre lo spreco di energia e aiutare a risolvere il problema, sempre più grande, del fabbisogno energetico nostro e di paesi in grande crescita come l’India.

Nano-sistemi per la tutela ambientale

I nano-materiali del futuro possono rappresentare anche una soluzione all’inquinamento ambientale: una sfida che può essere vinta solo grazie alla comprensione delle nano-strutture e alla loro interazione con i sistemi viventi. Il monitoraggio del particolato e dell’inquinamento è ormai fondamentale anche nel nostro Paese. La Pianura Padana è, infatti, una delle zone a maggior concentrazione di particolato in Europa, responsabile dell’aumento del tasso di mortalità per cause cardiache, malattie cerebro-vascolari e allergie respiratorie, in questa macro area del Nord d’Italia.