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Un’importanza sempre maggiore nell’economia, soprattutto nell’industria delle telecomunicazioni e della microelettronica rivestono le nanotecnologie , micro e nano elettronica che comprendono i semiconduttori, i nuovi materiali, la biotecnologia e la fotonica, vale a dire la tecnologia dei sistemi o dispositivi che emettono, modulano e trasmettano la luce. Tutti questi settori, secondo gli esperti, creano un valore commerciale mondiale che si aggira intorno ai 500 miliardi di euro l’anno. Gli esempi più comuni dell’applicazione della fotonica sono dati dalle fibre ottiche che trasmettono a lunga distanza, dai sistemi laser applicati nell’industria e nella biomedica oppure dai rilevatori ottici delle nuove auto intelligenti.

L’elemento fondamentale della fotonica è rappresentato dal fotone, la particella elementare dell’energia luminosa. A proposito di materiali nano strutturati, alcuni ricercatori dell’Università di Berkeley, in California hanno progettato un nuovo materiale che potrebbe ridurre i costi delle cellule solari, utilizzate nel settore del fotovoltaico. Le cellule solari tradizionali utilizzano i cristalli siliconici puri, che sono costosi.

Il nuovo materiale progettato presso l’Università di Berkeley è composto da nano colonne alte 2 micrometri con un diametro maggiore alla base, di 130 nanometri ed uno minore in alto, di 60 nanometri. Per avere un’idea delle “nano dimensioni” il micrometro corrisponde a un milionesimo di metro, cioè un millesimo di millimetro, e il nanometro a un milionesimo di millimetro. Le particolari proprietà ottiche del nuovo materiale ottimizzano l’assorbimento dei fotoni, utilizzando la nanotecnologia e permettendo di assorbire il 99% della luce visibile. Il conseguente minor utilizzo di materiale semiconduttore contribuisce a ridurre i costi della produzione di energia solare che impiega le cellule solari.
Luciana Cattaneo

Presso il dipartimento di nanotecnologie dell’Istituto Italiano di Tecnologia (Iit) a Genova è in funzione il nanoscopio di nuova generazione che presto soppianterà i vecchi microscopi e i precedenti nanoscopi. Si tratta del nanoscopio STED CW (STimulated Emission Depletion) a luce continua che utilizza la tecnologia del laser, più economica ed efficace rispetto alla luce pulsata, ottenendo una risoluzione 20 volte maggiore rispetto al piu’ potente microscopio ottico tuttora esistente. Basti pensare che un nanometro è la miliardesima parte di un metro e gli strumenti più sofisticati hanno permesso fino ad oggi di ingrandire fino a 300 nanometri.

Con il nuovo nanoscopio, invece, si può arrivare ad una risoluzione di 7,6 nanometri ed utilizzare la luce come strumento di indagine non invasivo di cellule e tessuti, rendendo visibili ad esempio organismi viventi quali le microcellule e i neuroni. Altro elemento innovativo del nanoscopio è rappresentato dalla possibilità di seguire le particelle nella loro evoluzione e studiarne la dinamica.

Si potranno ad esempio osservare le proteine e come si combinano. Permetterà di fare ricerche più approfondite in campo neoplastico, nelle malattie degenerative e nella ricerca di nuovi farmaci. La realizzazione del nanoscopio a luce continua è stata possibile grazie alla Leica Microsystems, leader mondiale della microscopia ottica, in collaborazione con il dipartimento italiano di Nanofisica e di Neuroscienze e il Max Planck Institute di Nanobiophotonics in Germania. Nei progetti del prossimo futuro vi è la realizzazione, forse tra cinque anni, di un nanoscopio miniaturizzato che potrà essere introdotto nel corpo umano.
Luciana Cattaneo