Sfide Parte la corsa all`atomo Questo piccolo grande business

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CO R R I E RECO NO M IA
LUNEDÌ 16 GIUGNO 2014
Osservatorio Nanotecnologie
Nanosensori per eliminare i batteri nei cibi, produrre calze per lo sport e
materiali d’arredo: nel 2017 un giro d’affari stimato in 3 trilioni di dollari
DI ROBERTO DI LELLIS
L
a cifra del giro d’affari annebbia
la mente: 3 trilioni di dollari per il
2017. Un numero inversamente
proporzionale alla grandezza dei
prodotti in questione, sull’ordine di 1 milionesimo di millimetro. Questo piccolo
grande business è invisibile senza un microscopio atomico, eppure la nanotecnologia è l’ultima frontiera. Di più: è la nuova sfida tra le grandi potenze. Cina e India sono in prima fila. E il presidente Usa,
Barack Obama, ha riservato 500 milioni
di dollari per il programma «Advanced
manufacturing partnership», che ha al
centro le nanotecnologie.
Per fortuna l’Italia non è messa male
nella corsa al minuscolo, che offre possibilità infinite e strategiche: le nanotecnologie possono creare materiali e dispositivi sorprendenti, come il futuro computer quantistico. «Dagli anni Ottanta abbiamo iniziato a operare sugli elettroni
per trasformare le proprietà degli atomi», semplifica il direttore della Scuola
Normale di Pisa, Fabio Beltram. «Con
questi atomi modificati possiamo ottenere materia con nuove proprietà. Pensiamo alla medicina: stiamo studiando farmaci capaci di curare la malattia ad hoc.
Per esempio una chemioterapia che interviene solo sul male, senza le controindicazioni».
coordinatore dell’innovazione in Olanda
all’Università di Wageningen, possono
cancellare la fame nel mondo riducendo
gli sprechi. Bastano nano-sensori sulle
confezioni per uccidere i batteri o avvertire se i cibi sono deteriorati. Ma l’ultima
frontiera, su cui infuria una battaglia che
vede coinvolti Stati e colossi dell’industria, è il grafene, costituito da uno strato
spesso un atomo, cioè tra 0,1 e 0,5 nano-
De Nora, Bracco, Elsag e
Pirelli tra le società riunite
in Nanotec It, punto di
riferimento per il settore
metri. E’ il materiale più sottile che esista,
super leggero, denso, trasparente, resistente allo stress (mille volte più dell’acciaio), efficiente conduttore di calore ed
elettricità, resistente alla temperatura e
alle variazioni del pH. I giganti dell’elettronica si contendono brevetti e la Ue ha
stanziato 1 miliardo di euro per svilupparne la ricerca.
Antibatterico
Ci sono, poi, altri utilizzi apparentemente meno strategici, ma interessanti.
Come la calza che controlla la posizione
del piede dei runner. È prodotta in Usa da
Heapsylon, fondata da Davide Viganò,
Maurizio Macagno e Mario Esposito.
L’azienda utilizza la nanotecnologia per il
brand Sensoria, che confeziona calze,
magliette e reggiseni per lo sport, capaci
di registrare e regolare i movimenti del
corpo. «Le nanotecnologie aumentano la
capacità dei tessuti di assorbire coloranti», spiega Viganò da Redmond, dove ha
sede l’azienda. «E nel prossimo futuro
svolgeranno un grande ruolo per i materiali antibatterici. Per esempio, nei tessuti
utilizzati da Sensoria utilizziamo nanoparticelle d’argento come antimicrobici e
antibatterici, eliminando così gli odori
nelle fibre. Il nanotech è il futuro».
Sarà strategico per far muovere il
mondo. È l’obiettivo del bergamasco Riccardo Signorelli, che dopo un’esperienza
al Mit di Boston ha fondato negli Usa la
FastCap Systems. L’azienda ha vinto due
finanziamenti dal governo Usa da 7,5 milioni di dollari. Il risultato è Ulysses, un
condensatore dieci volte più capace dei
concorrenti, grazie a nanotubi di carbonio, che in pochi centimetri possono accumulare quanto l’energia di un ipotetico
dispositivo tradizionale di un chilometro
quadrato e ricaricare le batterie di un’auto in pochi secondi. Nano sì, ma veloce.
[email protected]
Come si dividono le innovazioni che riguardano le nanotecnologie
Nanobiotecnologia
Nanomateriali
9%
38%
Strumenti misurazione
13%
Nanoelettronica
Ottica, magnetismo
25%
15%
Il valore in trilioni di euro del business
della nanotecnoligia previsto per il 2015
3
Premio Nobel per la Fisica
1959 a Richard Feynman per aver considerato
La storia
la possibilità di manipolare gli atomi
1986 Gerd Binnig, Calvin Quatee
Christoph Gerber inventano
il microscopio atomico
1974
Norio Taniguchi
professore
di Scienze all’Università
di Tokyo crea il termine
teecnolog
nanotecnologia
1991
In Giappone
vengono scoperti
i nanotubi di carbonio
Entrano
1999 in commercio i primi
prodotti nanotech
Negli Stati Unitinasce
il consorzio NanoteK, 2000
per la ricerca sul nano-food
do con antibatterici
2002 Primi prodotti
2004
In Italia
il Comitato nazionale
per la bioetica attiva
un gruppo di lavoro
dedicato ai problemi
bioetici sollevati
dalle nantotecnologie
a base di nanoparticelle d'argento.
Samsung le utilizza per diversi
elettrodomestici
chied
2010 Il Parlamento europeo chiede
che sulle etichette dei prodotti
alimentari sia indicata l’eventuale
presenza di nano-materiali
Pparra
Sfide Parte la corsa all’atomo
Questo piccolo grande business
Fonte: Nanopinion.eu
Invenzioni invisibili
Primati Dagli Usa alla Cina tutti ci puntano. Obama scommette 500 milioni in ricerca
© RIPRODUZIONE RISERVATA
1
Eccellenze
Il sensore che sembra pelle
N
In Italia al lavoro ci sono eccellenti
centri di ricerca come quello promosso
dalla Normale a Pisa già negli anni Novanta, oppure l’Istituto italiano di tecnologia di Genova e l’Istituto di fotonica e
nanotecnologie del Cnr. «Siamo nella situazione in cui eravamo negli anni Sessanta e Ottanta per altri settori strategici,
cioè alla pari con altri Paesi sviluppati.
Semmai il problema non è la ricerca, ma
la mancata connessione con le imprese.
Troppe aziende di piccole e medie dimensioni non conoscono i vantaggi delle
nanotecnologie», commenta Beltram.
Non tutti sono ignari delle possibilità
offerte. Alcune grandi aziende che utilizzano le nanotecnologie si sono riunite in
Nanotec It, con l’obiettivo di farne un
punto di riferimento per industria, ricerca pubblica, istituzioni governative. Comprende tra gli altri Ape research (microscopi a sonda ad altissima risoluzione),
Bracco, De Nora, Elsag Datamat, Eni,
Finmeccanica, Pirelli Tyre, Saes Getters,
Selex, Stmicroelectronics, Tethis, Smilab
(gruppo Smi), Veneto Nanotech.
Atomo in cucina
Anche alcune imprese di medie dimensioni iniziano a nanotecnologicizzarsi. Come Doimo cucine, che ha appena
presentato una linea di prodotto che utilizza Fenix, materiale ottenuto grazie all’impiego di nanotecnologie: il risultato è
una superficie opaca, morbida al tatto,
anti-impronta, resistente ai graffi e alle
abrasioni, antistatica, antimuffa, antibatterica e idrorepellente. La manipolazione
degli atomi non ha confini: è utilizzata
per la ricerca e l’industria nell’ambito
della biologia molecolare, chimica, scienza dei materiali, fisica, ingegneria meccanica, ingegneria chimica, elettronica. E le
nanotecnologie, secondo Frans Kampers,
PROGETTO NANOCOAT L.r.26/2005 art.21
Sport e hi-tech Davide Viganò
tra i fondatori di Heapsylon
AGEMONT CENTRO DI INNOVAZIONE TECNOLOGICA
S.R.L. UNIPERSONALE
Società soggetta alla direzione e coordinamento di Consorzio Innova FVG
Via Jacopo Linussio 1 - 33020 Amaro (UD)
Tel. +39.0433.486218 - Fax: +39.0433.486.500
WWW.AGEMONTCIT.IT
egli ultimi quattro anni i dispositivi touch hanno aperto la strada allo sviluppo
di nuovi dispositivi digitali. Primi tra tutti i
tablet. Perché grazie al semplice tocco delle
dita possiamo interagire con uno schermo
luminoso. Ma al Centro di Micro-BioRobotics
(Cmbr) di Pontedera (Pisa), dell’Istituto italiano di tecnologia diretto da Roberto Cingolani (nella foto) stanno progettando un innovativo sensore tattile. La novità? E’ in
grado di rilevare intensità e direzione del
tocco. Il primo di una famiglia touch-sensor
capace di emulare la sensibilità della pelle
umana. Spiega Lucia Beccai, la ricercatrice
che coordina il team di lavoro: «Sottile e
flessibile è più sensibile di un tradizionale
sensore di pressione e grazie alla capacità di
percepire forze provenienti da differenti direzioni, rileva sia il lieve tocco di una carezza, sia forti sollecitaz i o n i m e cca n i c h e
come quelle percepite
dall’uomo quando
prende tra le mani un
oggetto pesante, evitando che scivoli».
Il nuovo sensore si adatta alle superfici
su cui viene steso. Perché è progettato a
sandwitch, sovrapponendo strati di materiale conduttivo, alternati a polimeri elastici
di silicone. Una soluzione che fornisce tempi
di risposta alle sollecitazioni meccaniche
dell’ordine dei millesimi di secondo. Comparabili a quelli biologici. Di fatto è quanto avviene nella pelle umana (pensiamo alla sensibilità ad urti e schiacciamenti) e nelle radici delle piante. Numerose le applicazioni
previste dai ricercatori dell’Istituto italiano di
tecnologia. Dallo sviluppo di interfacce uomo/macchina per gestire dispositivi digitali,
al rivestimento di ambienti dove è richiesta
un’interattività naturale. In particolare, nei
sistemi touch per abitazioni e auto, ma anche come tessuto indossabile per leggere
parametri vitali (esempio battito cardiaco). I
materiali utilizzati sono a basso costo, con
processi di fabbricazione facilmente riproducibili. Un aspetto che rende il touch-sen-
sor pisano adatto alla produzione su larga
scala.
UMBERTO TORELLI
© RIPRODUZIONE RISERVATA
L’interior design
diventa molecolare
L
a nanotecnologia entra nel settore dell’interior design: cucine, bagni ed elementi di arredo. Non più con film sottili da
applicare ai materiali per migliorare le prestazioni, ma con veri e propri componenti a
struttura interamente «nano», come quelli
prodotti da Arpa Industriale di Bra (Cuneo)
specializzata in laminati ad alta pressione.
Le particelle più piccole di 100 nanomertri
sono integrate nel materiale — composto
da carta (70%) e resina (30%) — grazie a
un trattamento con un fascio di elettroni.
Vantaggi: il materiale si ripara termicamente, è anti-impronta, abbatte la carica batterica ed è soffice al tatto ma anche resistente
ai graffi. «Si chiama Fenix Ntm (Nanotech
material, ndr) perché si rigenera con il calore
come la fenice che risorge dalle ceneri»
spiega Sandro Marini, responsabile comunicazione di Arpa.
A un anno dalla presentazione, questo
nanomateriale ha vinto il «material Preis
2014» tedesco. «E’ diverso dai film sottili»,
precisa il manager. Un bel vantaggio per
l’impresa che punta sull’innovazione, investendo il 4% del fatturato (oltre 78 milioni)
in ricerca e sviluppo, e genera un export pari
al 70% del business.
«Il processo di produzione è stato messo
a punto dal nostro laboratorio composto da
un team internazionale di ricercatori, insieme alla nostra sister compagni olandese —
sottolinea Marini — e ha richiesto un anno
di lavoro. Anche se non è brevettato soltanto
il nostro gruppo possiede i macchinari per
realizzarlo». La novità è stata, per ora, impiegata per lo più dalle industrie di cucine.
PAOLO CARUSO
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COR R I E RECO N O M IA
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Osservatorio Nanotecnologie
®
NANO TECH MATT MATERIAL
FOR INTERIOR DESIGN
Ricerca L’Ue stanzia 13,6 milioni per arrivare alla produzione industriale di circuiti su piattaforme atomiche
1
Computer Il chip? E’ chiuso in una molecola
È made in Friuli
l’innovazione
a misura di Pmi
Componenti micro e massima velocità. Ci provano Ibm, Google e le università europee
IN CANTIERE Gli investimenti europei per realizzare i nano-chip su una molecola. Dati in milioni di euro
Costo
Progetto
Anni
Scopo
Partner
ATMOL
(Atomic scale
and single Molecule Logic Gate
Technology)
20112014
Creare un circuito
integrato su una sola
molecola, prototipo
di chip a calcolo
quantico
6,9
CEMAS
(Controlling and
exploring Molecular Systems at
the Atomic scale)
20122016
L’uso dell’Atomic
Force Microscopy
per tecniche avanzate
di fabbricazione
atomo per atomo
2,5
PAMS
(Planar Atomic
and Molecular
scale devices)
20132017
Sviluppare la fabbricazione di componenti
elettronici a livello
submolecolare
9,1
elettronici a livello molecolare.
Partecipano, oltre al Cemes, sei
università europee e il centro di
ricerca di Ibm a Zurigo.
Oltre il silicio
«Queste ricerche sono necessarie perché i chip diventano sempre più complessi e stiamo arrivando ai limiti fisici del
silicio — spiega Alessandro
Curioni, ricercatore ai Labs di
Zurigo, Ibm Fellow in Computational Sciences (il livello più
alto di un ricercatore del gruppo Usa, ndr) —. Oggi pur utilizzando tecniche di nanotecnologie possiamo scendere al
massimo alla dimensione di 20
investimento
Ue
contributo
Ue alla
ricerca
di cui 6,6
di contributo Ue
nanometri per un transistor su
una lastra di silicio. Mentre una
molecola misura appena un nanometro (un miliardesimo di
metro)». Ibm punta a ridurre a
livello nano le dimensioni dei
dispositivi elettronici per utilizzarli in sistemi standard di calcolo digitale. Una miniaturizzazione spinta è necessaria per lo
sviluppo delle tecnologie indossabili, ma anche per aumentare la potenza di calcolo.
Un’altra strada è quella di realizzare chip a livello molecolare, ma come primi elementi di
un futuro «computer quantico», ossia la promessa di calcoli
milioni di volte più veloci . «Le
5 università e 2 istituti di
ricerca. Coordinato da Francia,
partecipano Germania, Regno
Unito, Austria, Spagna, e Polonia,
in collaborazione con Giappone
Ibm Research
(Zurigo e altri
centri europei)
Coordinatore Cnrs Francia,
partecipanti: Ibm Research
più 2 università tedesche,
2 spagnole, 1 polacca
Fonte: elaborazione CorrierEconomia
I
chip di domani non saranno più «micro», ma «nano». Così minuscoli da diventare invisibili a occhio
nudo. I ricercatori che li stanno
inventando lavorano con microscopi atomici a effetto tunnel per arrivare al cuore della
materia. «Abbiamo trovato il
modo di progettare molecole
che possono compiere funzioni
logiche, eseguire calcoli», dice
Christian Joachim, fisico-chimico, direttore del gruppo di ricerca in Nanosciences al Cemes
di Tolosa (centro studi sui materiali del Cnrs francese). É stato il primo ricercatore in Europa a introdurre il concetto di
«elettronica molecolare» ed è il
coordinatore del progetto europeo Atmol (Atomic scale and
single molecule logic gate technology) iniziato nel 2011, che si
conclude a fine anno.
L’obiettivo è realizzare circuiti integrati su una sola molecola e definire un nuovo processo di produzione industriale.
Una scommessa su cui l’Unione
europea ha investito 6,9 milioni, che vede coinvolte università
francesi, inglesi, tedesche e spagnole, oltre al Max-Planck Institute. Altri 9 milioni sono investiti fino al 2017 nel progetto
Pams (Planar atomic and molecular scale devices), destinato
alla produzione di componenti
S. Avaltroni
DI CHIARA SOTTOCORONA
ricerche sul qubit (il bit quantico) condotte in Ibm da David
Di Vincenzo, professore dell’Institute of quantum information, hanno portato a definire la
struttura necessaria», precisa
Curioni.
Nasa al lavoro
In questa direzione lavora
anche il laboratorio di Google:
il Quantum artificial intelligence lab, aperto nel 2013 insieme
alla Nasa, che ha presentato un
nano-circuito con cinque qubit
realizzato da John Martinis, fisico dell’università di Santa
Barbara. Sono solo i primi passi
verso macchine di nuova conce-
zione. «L’esplorazione del calcolo quantico e delle applicazioni è ancora molto recente e
sono molti i problemi da risolvere. Per arrivare a un nuovo tipo di computer ci vorranno decenni — avverte Federico Faggin, l’inventore del primo chip
—. Non ho dubbi però che il futuro dell’elettronica è a livello
molecolare». Perciò le ricerche
europee si pongono obiettivi
concreti per passare dalla micro alla nanoelettronica.
«Con il progetto Atmol vogliamo dimostrare come si possono integrare l’informatica e il
calcolo quantico realizzando un
circuito elettronico a livello atomico, su una molecola di silicio
— spiega Joachim—. Per lo sviluppo industriale, abbiamo deciso di incapsulare la molecolacalcolatore, in modo da isolarla
per evitare perturbazioni». La
molecola-chip è protetta come
in un sandwich da una superficie isolante di idrogeno al di sopra e da uno strato sottostante
che incorpora l’interconnessione elettrica. «Il lavoro condotto
a partire dal 2011 ci ha permesso di creare una sola molecola
che contiene la porta logica con
due entrate e un’uscita — precisa Joachim —. Si può immaginare una piastrina piccola come una testa di spillo che contiene all’interno il chip da 1 nanometro.
Aziende & hi tech
M
ettere la nanotecnologia al servizio delle piccole e medie imprese. Con questo obiettivo
Agemont Cit (Centro di innovazione tecnologica) di
Amaro, vicino Udine, ha portato avanti il progetto
Nanocoat che si chiude a dicembre, finanziato dalla Regione Friuli Venezia Giulia con 800 mila euro
in tre anni. Risultati: più di 300 imprese contattate,
8 convegni nanotech, 13 studi di prefattibilità di
cui 7 trasformati in sperimentazione e due guide.
«Le piccole e medie imprese sono veloci ad abbracciare i processi innovativi, ma hanno difficoltà
a investire. Ecco perché noi mettiamo la nanotecnologia al loro servizio, rispondendo alle singole
esigenze. Non dimentichiamo che si tratta di tecnologie sofisticate e non alla portata di tutti»,
spiega Michele Morgante, presidente del consorzio
Innova Fvg, l’ente pubblico che entro la fine dell’anno incorporerà Agemont.
Ora si tratta di portare avanti il lavoro, continuando a far dialogare chi fa scienza con chi fa
business. Come? «Stiamo organizzando un
network di punti di informazione per le aziende
che desiderano accedere alla nanotecnologia per
migliorare prodotti e processi — aggiunge Morgante —. Per ora gli info-point sono sparsi nel
Friuli Venezia Giulia, ma più avanti potrebbero
varcare i confini regionali. Vogliamo anche incrementare il numero di centri di ricerca, pubblici e
privati, con cui lavorare che oggi sono venticinque».
Insomma, l’idea è quella di sviluppare sempre
di più un polo di «nanoeccellenza» per le imprese
sul territorio, da cui potrebbe nascere un distretto
in futuro. «Operando attraverso una rete — conclude Morgante — possiamo rispondere in modo
efficace e in tempi rapidi alle richieste delle imprese e metterle in contatto con il centro di competenza più idoneo».
PAOLA CARUSO
© RIPRODUZIONE RISERVATA
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L’intervista Il ricercatore dell’Enea esperto di nanomateriali
®
«Ci manca l’ultimo passo
per diventare protagonisti»
NANO TECH MATT MATERIAL
FOR INTERIOR DESIGN
Made in Italy by Arpa Industriale
Vittori Antisari: costruire un ponte tra laboratori e industria
N
on c’è limite al piccolo. Basta avere
Quali sono le aree in cui l’applicazione
metodo. E non bisogna spaventarsi se delle nanotecnologie è più avanti?
la forza dell’invisibile in pochi anni ri«La microelettronica è il settore in cui la
sulterà pervasiva. Marco Vittori Antisari è di- miniaturizzazione ha generato le maggiori
rettore all’Enea della sezione Materials and innovazioni. È seguita dai materiali, dove la
technology composite and nanostructured.
nano-strutturazione rappresenta uno struA che punto è l’Italia quanto a ricerca mento per impartire particolari proprietà alsulle nanotecnologie?
la materia. Senza dimenticare i successi della
«Nella ricerca accademica e degli enti nano-medicina».
l’Italia è molto ben allineata con il mondo inLe nanotecnologie non si vedono. Siadustrializzato. La situazione cambia riguardo mo sicuri che i pericoli nel loro utilizzo sial contributo alla produzione industriale».
ano ben valutati?
L’Italia studia, ma non si applica...
«I nanomateriali, a causa delle ridotte di«Le scoperte della ricerca
mensioni hanno potenzialscientifica per tradursi in inmente una forte interazione
novazione tecnologica utilizcon gli organismi viventi, con
zabile nella produzione indula possibilità di indurre mostriale devono attraversare la
dificazione ed, eventualmencosì detta valle della morte,
te, danni. Tuttavia, oggi la
cioè il percorso necessario a
scienza dispone di una ampia
tradurre le conoscenze in
gamma di metodologie in
processi tecnologici utilizzagrado di valutare questi effetbili. La maggior parte delle
ti e di quantificarli in modo
innovazioni scientifiche non
da prendere le opportune
riesce a uscire dalle pareti dei
contromisure per la protezioRicercatore Enea
laboratori accademici».
ne della popolazione. La siMarco Vittori Antisari
Di chi è la colpa?
tuazione non è molto dissimi«La qualità della scoperta
le da quanto accade per i
scientifica gioca un ruolo recomposti chimici, che in mollativamente marginale, mentre sono fonda- ti casi possono essere anche maggiormente
mentali le condizioni di contorno che si decli- aggressivi».
nano, per esempio, in politica industriale, acFino a che ordine di grandezza è possicesso al credito per aziende spesso nate da bile utilizzare le nanotecnologie?
spin-off e, infine, azioni complementari, dove
«Non si tratta di dimensioni, ma di protoil sistema di governance del processo di inno- colli e di conoscenze tecnologiche specifiche
vazione industriale gioca un ruolo prima- che consentono di governare i processi nanorio».
tecnologici nella produzione di massa».
Bravi i singoli, ma il gioco di squadra è
Quali sono le novità in arrivo?
quello che è.
«Le maggiori aspettative sono attese dal
«È un tema di difficile approccio a livello grafene. Si tratta di un materiale in grado di
internazionale, ma il nostro Paese appare rivoluzionare diversi settori industriali se si
particolarmente carente da questo punto di riusciranno a superare i colli di bottiglia e a
vista e mostra difficoltà nel mettere a punto sviluppare tecnologie trasferibili alla produmeccanismi di supporto al trasferimento ver- zione industriale».
so il sistema produttivo delle innovazioni geR.D.L.
nerate dalla ricerca».
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