Le applicazioni industriali dei nanomateriali

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1 Anno mondiale della Fisica Club Il Caravaggio Le applicazioni industriali dei nanomateriali Carlo G. De Michelis, CESI Milano Treviglio, Settembre

2 Uno sguardo alla scala delle dimensioni nel mondo fisico il diametro della Terra km = 1,2 x 10 7 m la lunghezza d onda del suono in aria 10 m 10 cm = m un moderno microchip elettronico 5 mm = 5 x 10-3 m il diametro di un capello umano 0,1 mm = 10-4 m le particelle di polveri sottili in aria 10 1 µm = m le dimensioni tipiche di un batterio 10 1 µm = m la lunghezza d onda della luce UV 0,2 µm m = 2 x 10-7 m le dimensioni tipiche di un atomo 0,1 nm = m le dimensioni tipiche di un nucleo 10-6 nm = m Dimensioni caratteristiche della nanofisica m cioè nanometri 2

3 Quale fisica alle dimensioni nanometriche? I fenomeni fisici alle scale dimensionali proprie della vita quotidiana sono in gran parte prevedibili e interpretabili attraverso le leggi della fisica classica (meccanica ed elettromagnetismo classici), anche se diversi fenomeni macroscopici, dal funzionamento delle celle fotoelettriche a quello dei laser, da quello dei transistor a quello dei superconduttori, non si possono pienamente comprendere se non nell ambito della fisica quantistica, di cui la fisica classica costituisce un approssimazione valida sulla scala delle dimensioni macroscopiche. L ambito proprio della fisica quantistica - dove essa è strumento indispensabile di previsione e interpretazione dei fenomeni fisici - è la scala molecolare, atomica e subatomica (dimensioni < ~10-9 m). Le nanostrutture si collocano al confine dei mondi in cui si applicano, rispettivamente, il modello classico e quello quantistico, sovrapponendosi e dando luogo ad una serie di fenomeni inusuali, interessanti e potenzialmente utili. 3

4 Perché occuparsi di nanofisica e nanotecnologie? Per indagare sulle proprietà della materia in condizioni inconsuete, e altrimenti non facili da ottenere, tipicamente la fisica e la chimica dei sistemi confinati in 0 ( punti quantici ), 1 o 2 dimensioni Per studiare in modo sistematico e controllato il comportamento fisico e chimico di atomi e gruppi di atomi (talvolta non altrimenti ottenibili), in funzione di problemi di fondamentale importanza pratica, come la catalisi Per rispondere all esigenza di disporre di dispositivi altamente integrati, elettronici, elettro-meccanici, opto-elettro-meccanici, di dimensioni sempre più ridotte, sempre più veloci e a sempre minor assorbimento di energia, in risposta alle esigenze del calcolo avanzato, dei settori delle telecomunicazioni, spazio, trasporto, difesa, elettronica di consumo, ecc., andando oltre i processi attualmente in uso (microfotolitografia), che trovano una limitazione fisica intrinseca, difficilmente superabile, nella lunghezza d onda minima utilizzabile ( 100 nm) Per realizzare sensori nanometrici per la misura localmente mirata ed estremamente sensibile di grandezze fisiche, chimiche e per la diagnostica biologica e medica 4

5 Perché occuparsi di nanofisica e nanotecnologie? (cont.) Per ottenere nuovi materiali funzionali (catalizzatori, rivestimenti, materiali per stoccaggio dell idrogeno, materiali per il fotovoltaico, materiali fotonici, ecc.) e strutturali (leghe metalliche e compositi ad elevate prestazioni) Per disporre di nuovi strumenti adeguati ad interagire ed intervenire sulle strutture biologiche a livello cellulare, a fini di indagine, diagnostica e terapia Le nanotecnologie sono già presenti nella vita quotidiana: come componenti necessari (in forma di polveri, filamenti, membrane, ecc.) di molti prodotti di alta tecnologia (cere, spray antiappannanti, lubrificanti, rivestimenti e filtri per lenti e materiale ottico, utensili, displays, materiali strutturali, celle solari, ecc.), già realizzati come prodotti industriali come fattori determinanti di processi chimici (catalisi) più efficienti e di procedure diagnostiche e terapeutiche di particolare sensibilità e selettività. Esempi concreti saranno dati di volta in volta nel corso della presentazione 5

6 Che cosa caratterizza l ambito della nanofisica e delle nanotecnologie? Si occupano di: Oggetti materiali con almeno 1 dimensione compresa tra 1 e 100 nm Manipolazione della materia attraverso processi che consentono un controllo completo su composizione e struttura a scala su scala atomica e molecolare 6

7 Temi toccati nella presentazione Le forme della materia alla scala nanometrica e gli strumenti per osservarla ed interagire con essa I punti quantici : la dimensione 0 della materia Nanostrutture a 1 dimensione: fili, nastri, anelli ed eliche I nanotubi di carbonio: strutture, proprietà, applicazioni Nanostrutture e materiali funzionali Nanostrutture e materiali strutturali Nanostrutture, elettronica e calcolatori Nanosensori Le nanostrutture in campo biologico e medicale Uno sguardo al futuro: le nanomacchine 7

8 Avvertenza Gli esempi illustrativi che seguono sono stati tratti, nella quasi totalità, dal notiziario on-line NANOTECHWEB NEWS liberamente accessibile all indirizzo http: // nanotechweb.org/articles Essi sono stati selezionati in funzione dell obiettivo di esporre i concetti importanti con il supporto di immagini quanto più possibile efficaci Nell impossibilità di citare una per una le fonti dei singoli esempi, che sono del resto i più prestigiosi istituti e centri di ricerca, universitari e industriali, di tutto il mondo, valga un pubblico ringraziamento collettivo. 8

9 Strumenti come il microscopio a scansione a effetto tunnel (STM) ed il microscopio a scansione a forza atomica (AFM) permettono di studiare e manipolare la materia a livello atomico, realizzando dal basso nuovi composti e nuove strutture e investigandone le proprietà fisiche e chimiche in funzione della posizione dei singoli atomi 9

10 Muovere i singoli atomi su superfici solide mediante il microscopio a scansione a effetto tunnel (STM): atomo di cobalto su superficie di rame (orientazione 111) 10

11 Manipolazioni a livello di singolo atomo con il microscopio a scansione a effetto tunnel (STM): atomi di oro (Au) adsorbiti su strato sottile (2-3 piani atomici) di NaCl, depositato su monocristallo di rame (Cu). Immagine originale STM Immagine rielaborata al computer L atomo di destra è allo stato neutro; l atomo di sinistra è stato ionizzato applicando un impulso elettrico con l STM (si osservi la minore sporgenza dell atomo ionizzato e l alone scuro che ne circonda la posizione). 11

12 Il microscopio a scansione a effetto tunnel (STM) consente di studiare i processi di reazione catalitica a livello atomico: studio dell attività di nano - particelle di MoS 2 (solfuro di molibdeno; 3 nm) nella rimozione catalitica dello zolfo da oli combustibili fossili (idrodesolforazione). L immagine in particolare si riferisce a nanoparticelle di MoS 2 su substrato inerte di Au, in presenza di idrogeno e tiofene (C 4 H 4 S) come reagenti. Potenziali applicazioni: comprensione e miglioramento dei processi catalitici per una combustione pulita (energia, trasporti) 12

13 Nanofilamenti monocristallini di nitruro di gallio (GaN), cresciuti per deposizione chimica da fase vapore (CVD) su substrato di ossido di Al e Li (a lato) e di ossido di Mg (sotto). La crescita è normale alla superficie del substrato. La direzione cristallografica di crescita è influenzata dalla simmetria del substrato: da cui la possibilità di modulare le proprietà fisiche di nanofilamenti semiconduttori. Potenziali applicazioni: circuiti integrati su scala nanometrica. 13

14 Nanostrutture di carburo di silicio (SiC), prodotte per deposizione chimica da fase vapore (CVD) su substrato di silicio. Diametri tipici: 1-2 µm Potenziali applicazioni: rivestimenti idrorepellenti, substrati per nuovi tipi di celle solari. 14

15 Tra le nuove strutture che emergono su scala nanometrica sono i punti quantici (QD = quantum dots), aggregati nanocristallini, caratterizzati da un elevato rapporto superficie volume e da proprietà fisiche intemedie tra quelle dei singoli atomi e dei solidi macroscopici. In particolare, sono caratterizzati da bande strette e separate di livelli elettronici, determinabili attraverso le dimensioni del nanocristallo. Una delle applicazioni più interessanti è nella realizzazione di nanolaser molto efficienti, di dimensioni nanometriche e di lunghezza d onda d facilmente modulabile. 15

16 Punto quantico (QD) come sorgente di fotoni singoli nella finestra di frequenza di 1,3 µm m delle telecomunicazioni Punti quantici di InAs/GaAs (diam. 45 nm; altezza 10 nm) cresciuti mediante epitassia a fascio molecolare su substrato di GaAs. Immagine microscopio a forza atomica (AFM) Potenziali applicazioni: dispositivi optoelettronici ad alta velocità e basso consumo per telecomunicazioni e calcolo 16

17 Punti quantici (QD; nanocristalli semiconduttori) nella diagnostica medica per immagini Punti quantici a diversa lunghezza d onda di emissione caratteristica (giallo, verde), bio - coniugati a specifici anticorpi, si fissano alle proteine di un virus respiratorio (RSV), che attaccano le pareti della cellula. La microscopia laser a scansione evidenzia e localizza precocemente le cellule malate e la loro diffusione attraverso la fluorescenza indotta dei punti quantici. Metodo potenzialmente molto vantaggioso, per sensibilità e stabilità dei QD, e la bassa esposizione richiesta, rispetto ai marcatori fluorescenti attuali. 17

18 Di grande interesse per le applicazioni sono le nanostrutture a filamento o nastro,, diritto o elicoidale o ad anello, come elementi conduttori o semiconduttori, ottici o meccanici, attivi o passivi, da integrare in nano- o micro- sistemi elettromeccanici ed opto-elettromeccanici (NEMS, NOEMS; MEMS, MOEMS) 18

19 Nastro elicoidale di ZnO mono - cristallino, semiconduttore e piezo - elettrico (larg nm; spess. 5-20nm; diam. 1-1,51,5 µm) Anello di ZnO monocristallino, semiconduttore e piezoelettrico (diam. 1-4 µm; altezza nm) Potenziali applicazioni: nanosensori / attuatori industriali e biologici; elementi attivi per sistemi micro- e nano elettromeccanici (MEMS, NEMS) 19

20 Nano-molle (nano-nastri elicoidali) di silice amorfa (SiO 2 ), lunghezza fino a 8 µm, diametro nm, a sezione rettangolare, fissati alle estremità a nano-nastri diritti di SiO 2 Immagine al microscopio elettronico a trasmissione (TEM) Potenziali applicazioni: dispositivi integrati nanoe micro-eletromeccanici (NEMS, MEMS) 20

21 Nanofili di fosfuro d indio (InP) su substrato di Si e Ge mono-cristallini. Il processo di deposizione supera le differenze di passo del reticolo e di coefficiente di dilatazione termica tra InP e substrato Potenziali applicazioni: realizzare dispositivi nanometrici che integrano le caratteristiche optoelettroniche e di alta frequenza dei semiconduttori III-V con la tecnologia elettronica standard a base silicio. 21

22 Immagine di giunzioni NiSi (scuro) / Si (chiaro) nette su scala atomica Realizzazione contatti conduttore semiconduttore su scala nano- metrica: nanofilo (diam. 22 nm) costituito da regioni alternate di mono-cristalli di NiSi (cond.) e Si (semicond.), realizzato a partire da un nanofilo di Si per deposizione chimica di Ni in fase vapore (CVD), modulata da un apposita maschera di nanofili. Potenziali applicazioni: dispositivi integrati su scala nanometrica 22

23 Nano-nastri nastri di SnO 2 cristallino utilizzate come guide d onda (lunghezza fino a 1,5 mm, sezione rettangolare da 15 x 5 nm a 2 x 1 µm) per connettere dispositivi nanometrici (nanofibre) di emissione e raccolta luce. Capacità di veicolare luce visibile e UV con perdite trascurabili (vedi fig.) Potenziali applicazioni: dispositivi integrati nano- e microopto-elettro-meccanici (NOEMS, MOEMS) 23

24 Nuove strutture a scala nanometrica: i fullereni ed i nanotubi di carbonio 24

25 Dai fullereni. Una molecola di C60 (diam. 0,7nm), capostipite dei fullereni (forme allo-tropiche del carbonio), costituita da 60 atomi di carbonio distribuiti ai vertici di esagoni e pentagoni. 25

26 ai nanotubi di carbonio Nanotubo a parete singola: un piano di atomi di carbonio arrotolato, chiuso o aperto, forma un cilindro, il cui interno si presta a svariate applicazioni. Dimensioni caratteristiche: diametro 1-30 nm; lunghezza: 1-10µm. 26

27 Nuovi materiali funzionali ottenuti controllando la struttura della materia a livello nanometrico: rivestimenti innovativi con particolari proprietà, catalizzatori più efficienti, materiali con speciali proprietà ottiche ed elettroniche, materiali per uno stoccaggio efficiente ed un rilascio controllato dell idrogeno 27

28 Le nanostrutture hanno e avranno in misura sempre maggiore un ruolo fondamentale nel contribuire a risolvere il problema dello stoccaggio ed erogazione controllata di idrogeno, a costi compatibili, per i trasporti (auto a idrogeno) e la produzione di energia (celle a combustibile). Sono ampiamente studiate a tal fine le potenzialità dei nanotubi di carbone, e, in un approccio diverso, l influenza della struttura su capacità e cinetica di stoccaggio/rilascio di H 2 in idruri solidi. In un esempio recente (a lato) si studiano le capacità di stoccaggio ed erogazione di H 2 mediante materiale costituito da piani di grafite spaziati tra loro di 0,6-0,7 nm 28

29 Adsorbimento di H 2 in Mg nanocristallino (sx), e desorbimento in idruro nanocristallino MgH 2, con e senza ossido catalizzatore, in confronto con Mg a struttura convenzionale. Nanocristalli ottenuti per ultramacinazione. 29

30 Filtro molecolare per il mercurio Substrato di silice - SiO2 - con nanopori (6,5nm) rivestiti da un monostrato autossemblato di molecole (alchiltioli) che legano e catturano il mercurio (Hg) Riduzione del 99% in 5 del contenuto di Hg in una soluzione contenente 5 mg/l di Hg Potenziali applicazioni: abbattimento di Hg (ed altri metalli pesanti) nelle acque reflue di centrali termiche a carbone e di altre attività industriali che comportano reflui con possibili concentrazioni di metalli pesanti. Modello 30

31 L effetto foglia di loto : superficie ricoperta da cera nanocristallina idrofobica, con emergenze di dimensioni µ-metriche, ricoperte da strutture a tubo nanometriche. Le gocce d acqua rotolano via asportando le µ-particelle di sporco (superficie autopulente ). Allo studio spray di polimeri idrofobici e nanoparticelle per rivestimenti che simulano le proprietà della foglia di loto. Potenziali applicazioni: superficie carta, cuoio, legno, tessuti, edilizia. 31

32 Vetro anti-condensa : rivestito con uno sottile strato poroso idrofilo di nanoparticelle di silice (SiO2). Le microscopiche gocce d acqua formano uno strato uniforme, invece di un reticolo di punti di diffusione della luce. Rivestito Non rivestito Le superfici rivestite in tale maniera non si appannano, mantenendo la propria trasparenza anche in presenza di umidità. Potenziali applicazioni: parabrezza per veicoli, lenti, specchi, doppi vetri per usi civili. 32

33 Molto interessante, e di grande potenziale applicativo, la classe di nanostrutture costituita dai nanotubi di carbonio, a parete singola o multipla: strumenti d indagine d sulla fisica in una dimensione nanoreattori tubolari elementi di dispositivi elettronici e di sistemi integrati nano-elettromeccanici nanosensori strumenti di diagnosi e d intervento d in campo biologico e medicale 33

34 Nanotubi di carbonio a doppia parete, prodotti con elevata selettività con un particolare processo di deposizione chimica in fase vapore (CVD) e l uso di opportuni catalizzatori (a sinistra: immagine al microscopio a scansione; a destra, modello ricostruito al computer). 34

35 Le proprietà chimiche e fisiche dell acqua all interno di nanotubi di carbonio a parete singola (geometria confinata in una dimensione - 1-D): un modello per studiare e comprendere il comportamento dei fluidi nelle strutture biologiche 35

36 Nanotubo di carbonio a parete singola (SWCN) come nanoreattore : reazione di polimerizzazione di fullerene epossido (C 60 O) in nanotubi (diam. int.: 1,2 nm; lungh.: 2 µm; vol. reazione: l.). Catene polimeriche lineari, non quelle ramificate e 3D che si hanno in condizioni ordinarie. Potenziali applicazioni: rendere possibile e migliorare selettività e resa di reazioni chimiche particolari. 36

37 Crescita di nanotubi di carbonio sagomati La direzione di crescita dei nanotubi è controllata mediante la direzione del campo elettrico applicato durante il processo. Si possono produrre matrici di nanotubi piegati una o più volte, a forma di elica (variazione continua del campo elettrico, o a forma di T o di Y. Potenziali applicazioni: elettrodi di microscopi a forza atomica, nanomolle, connettori elettrici in circuiti integrati, supporti per nanoparticlelle di catalizzatore 37

38 Sintesi controllata di nanotubi di carbonio ramificati (e di altre nanostrutture) mediante deposizione all interno di stampi di ossido di alluminio (Al 2 O 3 ) anodico, con pori ramificati mediante controllo della tensione di anodizzazione. Potenziali applicazioni: separazione di molecole su base dimensionale, sensori multifunzionali, nanocircuiti elettronici, rilascio controllato di farmaci 38

39 Nanodinamometro: risuonatore elettro - meccanico di dimensioni nanometriche, costituito da un singolo nanotubo di carbonio sospeso tra due elettrodi d oro distanti 1,2-1,5 µm Tensione e frequenza di risonanza meccanica del nanotubo si possono modulare (3-200 MHz) con la tensione di gate. Forze corrispondenti a spostamenti di 0,5 nm si misurano rilevando le variazioni di conduttanza del nanotubo. 39

40 Nanodiodo ad elevate prestazioni realizzato con nanotubo di carbonio: il nanotubo è sospeso tra due supporti di silice; la giunzione p-n del diodo è simulata applicando una polarizzazione elettrica di segno opposto al disotto delle due metà del nanotubo. La curva di risposta caratteristiche è prossima a quelle del diodo perfetto. Potenziali applicazioni: diodi, LED, fotorivelatori 40

41 Immagine SEM di prototipo di transistor superveloce, realizzato con nanotubo a parete singola, funzionante alla frequenza di 2,5 GHz (10 9 Hz), e con tempi di commutazione di ~ 10-7 s. L impegno attuale è portare il dispositivo a funzionare da T = 4 K a T ambiente. Si confida di realizzare transistor a nanotubi operanti a frequenze di Hz, con velocità 1000 volte superiori a quelle degli attuali computers 41

42 Nanotubi di carbonio potenziale strumento nella lotta contro i tumori Nanotubi di carbonio a parete singola vengono attrezzati con molecole che si fissano selettivamente alle cellule cancerose. Irraggiati nell infrarosso prossimo (λ 800 nm) e con potenze di 1,5 W/cm 2, i nanotubi assorbono la radiazione e si riscaldano, distruggendo selettivamente le cellule malate; la radiazione stessa non ha alcun effetto sulle cellule sane. Nucleo Cellula: rosso Nanotubo+DNA: verde Compresenza: giallo Nanotubi utilizzati per trasferire DNA (o molecole proteiche) ad essi coniugato all interno di cellule a scopo terapeutico 42

43 Schermi piatti realizzati con matrici di nanotubi di carbonio (NED = Nano-emissive display), cresciuti direttamente sul substrato di vetro del display: 10 3 nanotubi a ca 3 mm dietro ogni sub-pixel emettono sotto tensione elettroni che eccitano i fosfori dello schermo. Il prototipo NED è giudicato competitivo rispetto LCD, plasma e OLED in termini di prestazioni (risoluzione, brillanza, uniformità e purezza del colore), consumi (75 W per uno schermo video da 42 ) e costi. 43

44 Telaio di bicicletta utilizzata al Tour de France 2005, in composito a fibre di carbonio con matrice plastica rinforzata con dispersione di nanotubi di carbonio. Il telaio pesa meno di 1 kg, ed ha eccellenti caratteristiche di rigidità e resistenza. Lampadina (prototipo) con filamento costituito da filamenti di nanotubi di carbonio: prospettiva di maggiore efficienza a pari tensione. In prova durata e numero cicli di accensione. 44

45 Applicazioni delle nanotecnologie in biologia, in diagnostica e terapia medica. 45

46 Nano-aghiaghi controllati al microscopio permettono di prelevare e iniettare molecole e materiale biologico all interno della cellula 46

47 Bio-sensori a nanofilo di silicio La conduttanza del dispositivo a effetto di campo viene modulata in modo misurabile da reazioni di inibizione / accelerazione di una reazione base Potenziali applicazioni: screening in tempo reale, ad altissima sensibilità, di molecole attive in reazioni di attivazione / inibizione in sistemi biologici 47

48 Identificazione di virus con sensori costituiti da transistor a effetto di campo basati su nanofili: i nanofili di un insieme sono funzionalizzati, ciascuno con anticorpi specifici di un determinato virus (in figura il nanofilo rosso e quello blu fissano virus diversi). I virus fissati da un nanofilo (quello in rosso, nella figura), essendo portatori di carica, alterano la corrente nel transistor, svelando in tal modo la loro presenza. Quando il virus si stacca dalla superficie, la corrente torna al valore originario. Metodologia di diagnosi molto rapida e sensibile. 48

49 Biosensori basati su nanoparticelle per la rivelazione semplice e rapida di batteri (E.coli) negli alimenti: nanoparticelle di silice (SiO2; 60 nm) vengono drogate con molecole di colorante fluorescente (migliaia per nanoparticella). Anticorpi specifici per E. coli vengono poi innestati sulle nanoparticelle, che si aggregano così a migliaia a ciascun batterio. I batteri, anche in bassa concentrazione, sono individuati attraverso la fluorescenza indotta delle nanoparticelle, che attuano una vera e propria amplificazione del segnale di fluorescenza associato a ciascun batterio. 49

50 L immaginazione al potere: le nanomacchine 50

51 Il montacarichi molecolare : Un piano di carico molecolare (in rosso), sostenuto da 3 supporti (in grigio), si può spostare tra 2 piani (in blu), in funzione della presenza di acido o di base. Dimensioni del dispositivo: altezza: 2,5 nm diametro: 3,5nm spostamento verticale del piano di carico : 0,7 nm Forza sviluppata: 200 pn Possibili applicazioni: rilascio mirato e controllato di farmaci 51

52 Le bio nano - tecnologie sfruttano le efficientissime nanomacchine biologiche messe a punto in milioni di anni di evoluzione, isolando e poi riassemblando alcuni elementi fuori della cellula: a) supporto di nickel (alt. 200 nm, diam. 80 nm); b) bio-motore rotativo di dimensioni molecolari; c) nano-biella (lungh. ~ 1µm, diam. 150 nm) che si fissa al rotore di ciascun motore; d) il motore assemblato è azionato dal carburante biologico ATP 52

53 Qualche numero sul finanziamento della ricerca sulle nanotecnologie Fondi pubblici per R&S nel settore nanotecnologie su scala mondiale: Stima: 1997: 400 MLEuro 2005: MLEuro Fondi governo USA per la ricerca nazionale sulle nanotecnologie (NNI = National Nanotechnology Initiative) Totale (ML$) di cui: Ricerca di base Difesa Energia Salute Comm. (NIST) NASA Fondi UE 6 Programma quadro di ricerca ( ): 2006): 1429 MLEuro per Nanotecnologie e Nanoscienze 53

54 Centri di eccellenza in Italia Le maggiori università e i più importanti centri di ricerca pubblici e privati in Italia hanno in corso programmi impegnativi sui diversi aspetti, di base, metodologici ed applicativi delle nanotecnologie. Si constata inoltre la crescita di aziende medio- piccole, altamente specializzate, per lo sfruttamento industriale dei risultati in questo settore high-tech a rapido sviluppo. Ciò premesso, si citano, come riferimento e a puro titolo di esempio, i centri costituiti dall INFM (Istituto Nazionale di Fisica della Materia, a: Pisa - National Enterprise Technology (NEST) Propriet for nano-science Proprietà della materia su scala atomica and nano- Lecce National Nanotechnology Laboratory (NNL) Sviluppo di tecniche e dispositivi avanzati nel campo delle nanotecnologie 54

55 Per concludere: Al di là delle proiezioni su di un futuro possibile (comunque benefico stimolo per lo sviluppo scientifico), e della doverosa sottolineatura del carattere ancora sperimentale o prototipale di molti risultati, vi è la certezza che le nanotecnologie realizzeranno entro i prossimi 20 anni una nuova rivoluzione nel modo di produrre e di vivere, con impatti decisivi nei settori del calcolo, dell elettronica, elettronica, dei materiali, dell ambiente, della salute. Già oggi tale impatto è tangibile in molti settori della vita quotidiana e crescerà rapidamente nel prossimo futuro. L Italia appare scientificamente attrezzata per questa competizione globale; la ricerca nel settore va sostenuta, indirizzata e concentrata verso obiettivi applicativi di rilevanza strategica riconosciuta e condivisa. 55