In effetti, la parola nanotecnologie descrive complessivamente tutte quelle tecnologie in grado di modificare la materia con precisione atomica. Si tratta evidentemente di un'espressione assai generica, fino ad essere vaga. Se dovessimo impiegarla in questa accezione, sin dai tempi di Maria l'Alchimista la chimica sarebbe da considerare una nanotecnologia ante litteram, dato che la chimica si occupa da sempre di manipolare gli atomi dentro una molecola. In un senso più restrittivo e concreto, vanno in realtà sotto il nome di nanotecnologie quelle metodiche che permettono di realizzare materiali e dispositivi caratterizzati da strutture artificiali e pre-ordinate di dimensioni prossime a quelle atomiche (circa un decimilionesimo di millimetro). Vorrei sottolineare l'importanza degli aggettivi usati. Il sogno della nanotecnologia è quello di fare artificialmente (cioè sulla base di un progetto predefinito, come quello che potrebbe realizzare un ingegnere elettronico che intendesse progettare un nuovo calcolatore) ciò che la Natura fa da sempre, e cioè combinare tra loro molecole o piccoli aggregati di molecole per costruire un dispositivo, una macchina, un congegno in grado di eseguire azioni più o meno complesse. Le tecnologie convenzionali sono oggi in grado di realizzare dispositivi su una scala enormemente superiore (il più piccolo dispositivo elettronico contiene correntemente qualche decina di miliardi di atomi). Poter ridurre la scala di queste "macchine" comporterebbe vantaggi da molti punti di vista.

Il primo vantaggio di una nanodispositivo sarebbe evidentemente quello delle sue dimensioni. Immaginiamo cosa accadrebbe se improvvisamente tutta l'elettronica del computer che stiamo usando in questo momento diventasse un miliardo di volte meno ingombrante. Probabilmente le dimensioni del nostro computer non cambierebbero tantissimo (nessuno vorrebbe cercare il tasto di accensione con la lente di ingrandimento!) ma il numero di dispositivi presenti su ogni sua scheda crescerebbe di almeno un fattore un milione, con un incredibile incremento delle prestazioni di calcolo. Prestazioni che — secondo vantaggio — sarebbero ulteriormente accresciute dal fatto che dispositivi più piccoli sarebbero anche in grado di operare più velocemente. In breve, un milione di CPU che lavorano assieme ad una frequenza dell'ordine del milione di megahertz.
Terzo vantaggio, una nuova fisica. I dispositivi nanoelettronici, per le loro dimensioni, non si comporterebbero secondo le leggi della fisica classica (o di quella quantistica nell'approssimazione semi-classica) ma obbedirebbero alle leggi della fisica quantistica tout court. Simulazioni alla mano, ciò implicherebbe la possibilità di realizzare dispositivi elettronici completamente nuovi, ma anche di poter disporre di materiali che, su quella scala, esibiscono proprietà differenti da quelle comunemente note, e che aprirebbero conseguentemente prospettive di innovazione di enorme interesse. Gli esempi che ho portato per il settore elettronico potrebbero essere estesi ad altri ambiti, dall'ottica alla meccanica o all'optoelettronica. Se la strada verso ogni innovazione ha ostacoli che devono essere superati, quella verso l'implementazione delle nanotecnologie ne ha ancora di notevoli. Tra i molti, due meritano particolare attenzione:

1. la nostra attuale incapacità ad interconnettere nano e micro. Se infatti non esistono difficoltà insormontabili per collegare un dispositivo microelettronico all'altro (permettendo loro di comunicare) e poi per collegarli con i dispositivi macroscopici che consentono di scambiare informazioni tra il nostro mondo macroscopico e il loro universo microscopico, ben diversa è la situazione per i nanodispositivi, per i quali soluzioni tecnicamente affidabili in questo senso sono ancora indisponibili;

2. le difficoltà a realizzare e ad organizzare in maniera preordinata nanodispositivi. Qualunque circuito microelettronico è oggi costituito non da dispositivi tutti uguali collegati casualmente tra loro ma da dispositivi diversi per tipo e caratteristiche collegati tra loro con una ben definita logica. Attualmente le nostre (ridotte) capacità di maneggiare la materia a livello atomico ci permettono di costruire su un singolo chip nanodispositivi o nanostrutture tutte uguali tra loro. È una limitazione notevole.

Il quadro che emerge è dunque quello che probabilmente avrebbe potuto tracciare uno scienziato cui fosse stato chiesto, negli anni '50, così la microelettronica. Negli anni '50 la microelettronica era una felice intuizione, su cui lavoravano molti scienziati, e che si è trasformata in una felice realtà negli anni '70, per poi continuare ad evolvere pervadendo la nostra vita quotidiana dagli anni '90 in poi. L'agenda delle nanotecnologie ricalcherà probabilmente uno schema simile, caratterizzando lo sviluppo delle Scienze dei Materiali (e della Fisica e della Chimica dei Solidi) in questo prima metà del secolo. Su questa linea, molte aziende italiane e straniere stanno operando, sia impiegando le prime nanotecnologie sufficientemente mature da essere portate in produzione, sia svolgendo ricerca congiunta con le Università. Se vogliamo fare una lista (incompleta) di nomi, STMicroelectronics, Pirelli Cavi e IBM hanno programmi attivi in questo settore in Italia. Aziende più piccole si stanno affiancando a queste, operando su nanotecnologie più di nicchia ma pur sempre d'avanguardia. All'estero, dai colossi giapponesi dell'elettronica alle americane Intel, Xerox e Lucent Technologies (ex ATT) hanno vigorosi programmi di ricerca applicata sulla nanoelettronica. Hewlett Packard sta conducendo attività nell'ambito della nanomeccanica mentre aziende che operano nel settore dei biomedicali guardano con interesse alle nanobiotecnologie, cioè all'impiego congiunto delle biotecnologie e della nanoelettronica. Ma questo è un altro discorso, e per il momento mi fermo qui.