concetto chiave del discorso di Feynman è che “i principi della fisica non sono contrari alla manipolazione della materia atomo per atomo”, ma, come vedremo in seguito, i chimici non pensa- no che sia possibile realizzare un approccio “atomo per atomo” per costruire nanostrutture capaci di svolgere una funzione. Approccio “dal basso” atomo per atomo La possibilità di costruire congegni nanoscopici atomo per ato- mo  avanzata  da  Feynman  fu  ripresa  da  K.E.  Drexler  verso  la metà degli anni Ottanta [24]. A questa prima presentazione, ec- citante e un po’ fantascientifica, seguirono altri lavori in cui l’au- tore espone le sue idee in modo più scientifico, ma ancora es- senzialmente teorico [25, 26] e in cui parla della possibilità, riba- dita  anche  recentemente  [27],  di  costruire  un  nanorobot,  chia- mato  “assembler”,  capace  di  compiere  molte  funzioni.  Questo nanorobot potrebbe, in linea di principio, fabbricare qualsiasi co- sa, comprese copie di se stesso, partendo da atomi estratti con nanopinze da un materiale, trasportati e successivamente posi- zionati nel luogo desiderato e nella maniera voluta. Tale tecno- logia dovrebbe rivoluzionare il modo di costruire gli oggetti per- mettendo, ad esempio, di ottenere, a basso costo e senza cau- sare  inquinamento,  tutta  una  serie  di  materiali  leggeri  e  resi- stenti che, a loro volta, rivoluzionerebbero i trasporti, particolar- mente quelli spaziali. Ancora più eccitante sarebbe la possibilità di  costruire  nanorobot  medicali,  cioè  “sottomarini”  nanoscopici capaci  di  navigare  nel  sangue  per  riparare  il  corpo  umano  di- struggendo  virus  e  cellule  cancerogene,  ricostruendo  tessuti danneggiati e rimuovendo l’accumulo di materiale dannoso nel cervello,  riportando  così  l’uomo  allo  stato  di  salute  della  giovi- nezza  [28].  Secondo  Drexler  [24,  27],  però,  la  nanotecnologia avrebbe anche un lato oscuro che i governanti farebbero bene a tenere nella dovuta considerazione. L’eccezionale potenzialità della  nanotecnologia,  infatti,  potrebbe  essere  usata  da  nazioni aggressive,  da  gruppi  di  terroristi,  o  anche  da  singoli  individui per scopi malvagi, con pericoli addirittura maggiori di quelli con- nessi all’uso delle armi chimiche e biologiche. Inoltre, in questa analisi dai lati oscuri, Drexler paventa anche che la capacità di auto-riprodursi  degli  “assembler”  possa  sfuggire  al  controllo dell’uomo, portando così alla formazione di miriadi di auto-repli- canti in grado di devastare la terra. Una possibilità ancor più spaventosa sarebbe quella che i robot auto-replicanti, in seguito a modifiche intenzionali o determinate da mutazioni casuali, possano sviluppare la capacità di comuni- care  fra  loro  ed  evolvere,  stadio  dopo  stadio,  fino  a  diventare “vivi”,  creando  una  società  artificiale  che,  nella  migliore  delle ipotesi, non avrebbe più bisogno di noi. Queste affascinanti, ma astratte idee di Drexler [24-28] sulla costruzione, l’uso futuristico e lo spaventoso potenziale delle nanomacchine sono state ac- colte  con  scetticismo  ed  ironia  da  larga  parte  della  comunità scientifica [28-31]. In particolare, il concetto di “assembler”, cioè di un nanorobot in grado di manipolare e costruire oggetti “ato- mo  per  atomo”,  è  considerato  non  realistico  per  almeno  due buoni motivi [31, 32]: le dita dell’ipotetico manipolatore di atomi, essendo  esse  stesse  fatte  di  atomi,  sarebbero  troppo  grosse per avere un controllo della chimica a livello nanometrico e, inol- tre,  tali  dita  sarebbero  troppo  “appiccicose”,  cioé  i  loro  atomi aderirebbero all’atomo da trasportare, rendendo in questo modo difficile la sua successiva deposizione nel luogo voluto. In termi- ni più generali, l’idea di un approccio alla nanotecnologia “ato- mo per atomo”, che sembra così attraente per i fisici, non con- vince i chimici, che conoscono molto bene l’alta reattività della maggior parte delle specie atomiche e i complessi problemi del legame chimico. I chimici, infatti, sanno che gli atomi non sono semplici palline che possono essere mosse a piacimento da un posto  all’altro.  Gli  atomi  non  stanno  isolati,  ma  si  legano  agli atomi vicini, per cui è difficile immaginare che le dita di un nano- robot, costituite da atomi, possano prendere e trasferire un ato- mo da un materiale ad un altro. Pensare che questi “assembler” possano realmente operare significa ignorare la “subdola” com- plessità dei processi di rottura e formazione del legame chimico. Bisogna però riconoscere che le visionarie idee di Drexler han- no  avuto  il  non  piccolo  merito  di  richiamare  l’attenzione  della gente sulla scienza e di spingere altri scienziati a compiere ri- cerche nell’affascinante mondo della tecnologia. Approccio “dal basso” molecola per molecola Alla fine degli anni Settanta è emersa una nuova branca della chimica, la chimica supramolecolare, che ha ottenuto la consa- crazione nel 1987 con il conferimento del Premio Nobel per la Chimica  a  tre  suoi  illustri  esponenti,  C.J.  Pedersen  [33],  D.J. Cram  [34]  e  J.-M.  Lehn  [35],  e  che  si  è  imposta  nel  mondo scientifico con concetti innovativi, utili anche allo sviluppo di al- tri campi di ricerca altrettanto giovani e fiorenti; sono, ad esem- pio, dello stesso periodo le prime ricerche sull’elettronica mole- colare [36]. Nell’ambito delle ricerche in chimica supramoleco- lare si fece strada, in alcuni laboratori [35-39], l’idea che le mo- lecole potessero rappresentare un materiale di partenza, molto più conveniente degli atomi, per costruire congegni e macchi- ne a livello nanometrico. Le principali ragioni alla base di que- sta convinzione possono essere individuate nei seguenti punti: 1)  le molecole sono specie stabili, mentre gli atomi sono difficili da maneggiare; 2)  la  natura  parte  dalle  molecole,  e  non  dagli  atomi,  per  co- struire il complesso sistema di congegni e macchine nano- metriche che permettono la vita; 3)  la maggior parte dei processi chimici che si eseguono nei la- boratori ha a che fare non con gli atomi, ma con le molecole; 4)  le molecole sono oggetti che hanno già forme specifiche e proprietà  collegate  al  concetto  di  congegno  (per  esempio, proprietà che possono essere modificate da stimoli fotochi- mici od elettrochimici); 5)  le  molecole  possono  auto-assemblarsi  o  possono  essere unite per ottenere strutture più grandi. Negli anni successivi la chimica supramolecolare è cresciuta in modo molto rapido [40-44] ed è apparso chiaramente che l’ap- proccio supramolecolare “dal basso” apre virtualmente possibi- lità illimitate per la progettazione e la costruzione di congegni e macchine  a  livello  molecolare.  Inoltre,  è  diventato  sempre  più evidente  che  questo  approccio  può  dare  un  grande  contributo per interpretare gli aspetti molecolari dei complicati congegni e macchine che sono responsabili delle funzioni biologiche [45]. Non si deve, poi, dimenticare che lo sviluppo dell’approccio su- pramolecolare “dal basso” per la costruzione di nanocongegni e di nanomacchine è stato anche favorito dall’alto grado di cono- scenza  raggiunto  in  altri  campi  della  chimica.  Particolarmente importanti a questo riguardo sono stati i contributi dati dalla sin- tesi organica, che ha prodotto una grande di varietà di sistemi utilizzabili come “mattoni” per costruire strutture più complesse, e dalla fotochimica [38, 41, 46], che ha permesso di studiare i primi  esempi  di  congegni  e  macchine  molecolari,  come,  ad esempio, pinze molecolari controllate dalla luce [47], triadi per la separazione di carica [48] e antenne per la raccolta dell’energia luminosa  [49].  Si  deve  anche  ricordare  che  negli  ultimi  anni  il concetto  di  molecola,  come  definita  entità  di  dimensioni  nano- Chimica e… Materiali 85 - La Chimica e l’Industria - 57   Precedente - Seguente