Storia delle nanotecnologie

Come nel caso di molte altre discipline, le applicazioni della nanotecnologia (ad esempio, nella produzione dell’acciaio e nella creazione di dipinti) erano in uso secoli prima che il campo fosse formalmente definito. I primi contributori al campo includono James Clark Maxwell (fisico e matematico scozzese, 1831-1879) e Richard Adolf Zsigmondy (chimico austro-tedesco, 1865-1929). Zsigmondy studiò colloidi (miscele chimiche in cui una sostanza è dispersa uniformemente in un'altra) e ha esaminato i sol d'oro e altri nanomateriali. Altri importanti contributori nella prima metà del XX secolo includono Irvin Langmuir (chimico e fisico americano, 1881-1957) e Katherine B. Blodgett (fisico americano, 1898-1910), la prima donna a ottenere il dottorato. studiare fisica all'Università di Cambridge.

Si ritiene che la prima discussione sistematica sulla nanotecnologia sia un discorso tenuto da Richard Feynman (fisico americano, 1918-1988) nel 1959. Era intitolato: "C'è molto spazio in fondo". In questo discorso Feynman ha discusso dell’importanza “di manipolare e controllare le cose su piccola scala” e di come queste potrebbero “dirci molte cose di grande interesse sugli strani fenomeni che si verificano in situazioni complesse”. Ha descritto come i fenomeni fisici cambiano la loro manifestazione a seconda della scala e ha posto due sfide: la creazione di a nanoomotoree il ridimensionamento delle lettere alla dimensione che consentirebbe il tutto Enciclopedia Britannica per adattarsi alla testa di uno spillo.

Il termine "nanotecnologia" fu usato per la prima volta dagli scienziati giapponesi Norio Taniguchi (1912-1999) in un articolo del 1974 sulla tecnologia di produzione che crea oggetti e caratteristiche dell'ordine di un nanometro. All'ingegnere americano K. Eric Drexler (nato nel 1955) è attribuito lo sviluppo della nanotecnologia molecolare, che ha portato alla produzione di macchinari per nanosistemi.

L'invenzione di microscopio a effetto tunnel a scansione negli anni '80 dagli scienziati dell'IBM Zurigo e poi dal microscopio a forza atomica ha permesso agli scienziati di vedere i materiali a un livello atomico senza precedenti. La disponibilità di computer sempre più potenti in questo periodo consentì simulazioni su larga scala di sistemi materiali utilizzando supercomputer. Questi studi hanno fornito informazioni dettagliate sulle strutture dei materiali su scala nanometrica e sulle loro proprietà. Le attività complementari di modellazione e simulazione, visualizzazione e caratterizzazione su scala atomica e attività di sintesi sperimentale hanno alimentato le attività di ricerca su scala nanometrica negli anni '80.

Alla fine degli anni ’90 e all’inizio degli anni 2000 quasi tutte le nazioni industrializzate hanno creato iniziative nanotecnologiche, portando ad una proliferazione mondiale delle attività nanotecnologiche. Negli Stati Uniti, l’Office of Science and Technology Policy (OSTP) ha istituito un Gruppo di lavoro interagenzia sulle nanotecnologie (IWGN) composto da rappresentanti di varie agenzie governative tra cui l'aeronautica americana, la marina americana e la NASA. L’IWGN, in collaborazione con il mondo accademico e l’industria, ha creato gli Stati Uniti Iniziativa nazionale sulle nanotecnologie (NNI). Le istituzioni canadesi includono l'Istituto Nazionale di Nanotecnologia (NINT) in Alberta, cinque (5) istituti di ricerca del Consiglio Nazionale delle Ricerche in Ontario e il consorzio NanoQuebec. Un progresso significativo è stato ottenuto da IBM nel 1990 quando un team di fisici ha scritto le lettere “IBM” utilizzando 35 singoli atomi di xeno. Un'altra svolta arrivò nel 1985 con la scoperta di nuove forme per le molecole di carbonio, note come buckyball, che sono rotondi e costituiti da 60 atomi di carbonio. Ciò ha portato alla scoperta di una forma molecolare correlata nota come nanotubo di carbonio nel 1991. I nanotubi di carbonio sono ancora uno dei settori più promettenti della nanotecnologia poiché sono circa 100 volte più resistenti dell’acciaio ma solo un sesto del peso; hanno caratteristiche di calore e conduttività insolite. Parallelamente, gli studi sui nanocristalli semiconduttori hanno portato allo sviluppo di punti quantici, le cui proprietà sono comprese tra quelle dei semiconduttori sfusi e delle molecole discrete.

Le attività in Francia includono il cluster SCS a Sophia Antipolis, il cluster Systematic nella regione di Parigi e il cluster globale di micronanotecnologie Minalogic a Grenoble. Tra le iniziative in Germania c'è la Nano-iniziativa del governo tedesco, che comprende NanoMobil (per l'industria automobilistica); NanoLux (per l'industria ottica); NanoFab (per l'industria elettronica); Nano for Life (per le industrie delle scienze della vita); e Nano in Production (per la produzione di nanomateriali). Le attività in Giappone sono state guidate dal MEXT (Ministero dell'Istruzione, della Cultura, dello Sport, della Scienza e della Tecnologia) e dal METI (Ministero dell'Economia, del Commercio e dell'Industria). Tra i loro numerosi progetti c'è la creazione della rete di ricercatori sulle nanotecnologie. La rete fornisce sostegno alla ricerca sulle nanotecnologie di università e organizzazioni private, rendendo disponibili apparecchiature avanzate e su larga scala di proprietà di organizzazioni pubbliche e alcune università – come microscopi elettronici ad alta tensione e strutture di nanofabbricazione – per l’uso da parte di ricercatori generici in tutto il Giappone. L’obiettivo principale della ricerca in tutto il mondo continua a essere la ricerca sulle proprietà su scala nanometrica, la sintesi di materiali e la caratterizzazione, e lo sviluppo di applicazioni per creare dispositivi e processi utili e ottenere vantaggi economici. Vi è un crescente riconoscimento dell’importanza di istruire i futuri scienziati e ingegneri su questo campo emergente, nonché di affrontare gli aspetti di sicurezza e salute dei nanomateriali.