Ciao a tutti!
Ultimamente sto leggendo molti articoli che riguardano le nanotecnologie, ma non sono riuscita a trovare nulla che indichi l'inizio effettivo del loro uso nei prodotti di largo consumo (nel primo hard disk che ha utilizzato tale tecnologia, nei chip al carbonio, nell'abbigliamento).
Grazie dell'attenzione.
In effetti non è facile reperire informazioni precise sui primi prodotti di largo consumo che utilizzano le nanotecnologie, da una parte perchè non sono ancora moltissimi quelli in commercio, la stragrande maggioranza sono ancora in fase di ricerca e sviluppo, dall'altra perchè questi primi prodotti sono spesso coperti da segreti industriali e brevetti.
Storicamente, e in ordine di importanza e significato, direi che il primo prodotto di largo consumo che si possa definire basato sulle nanotecnologie, prima ancora degli hard disk e dei cd-rom, è il dispositivo C-MOS submicrometrico, i cui primi brevetti risalgono al 1981. Il Complementary MOS (Metal Oxide Semiconductor) è il piu piccolo elemento dell'elettronica digitale, un transistor a effetto di campo (figura 1) il cui canale di gate risente del campo elettrico indotto dall'elettrodo di gate e si comporta quindi come un interruttore ad altissima velocità e a bassissimo consumo.
Dall'inizio degli anno '80, tale canale era già dell'ordine di pochi micrometri (millesimi di millimetro) e negli anni successivi, grazie alle costanti e successive riduzioni di dimensioni tipiche della tecnologia della microelettronica, scendendo al di sotto del micron, ha consentito ai chip in silicio, i microprocessori e gli elementi di memoria RAM (Random Access Memory) di diventare i primi prodotti di consumo basati sulle nanotecnologie.
Le nanotecnologie, nonostante siano state definite e sviluppate solo a partire dalla famosa lezione di Richard Feymann al Caltech, nel 1959, e poi ipotizzate in modo molto visionario da Drexler, a cui si deve il neologismo, sono state oggetto di un boom di attività di ricerca e sviluppo a partire proprio dai primi anni '80, con l'avvento del microscopio ad effetto tunnel (STM, Scanning Tunneling Microscope) e 6 anni dopo del microscopio a forza atomica (AFM, Atomic Force Microscope). I microscopi elettronici a scansione (SEM), che consentono di spingere la risoluzione a pochi nanometri, quindi ben oltre i limiti dei microscopi ottici, già si utilizzavano ai tempi di Feymann. Il 1986 è anche l'anno della scoperta dei fullereni, e i nanotubi di carbonio pochi anni dopo. Il grafene, visto che nella tua domanda parli di "chip al carbonio", è invece una sintesi molto più recente, fine anni '90, inizio 2000, che lascia però presagire enormi passi avanti nell'elettronica, una volta superato il problema di ottenere degli strati monoatomici di carbonio su larga area, e per larga area al momento significa millimetri quadrati, non di più....
Di fatto, i chip in carbonio sono una realtà della ricerca nel campo delle nanotecnologie, ma siamo ben lontani dal possedere un processo industriale o un prodotto di elettronica di consumo basato su nanotubi di carbonio o grafene.
È
vero invece che fibre di carbonio e nanotubi vengono da tempo utilizzati per le loro stupefacenti prorpieta' meccaniche in tutta una serie di compositi.
Al momento direi che il più interessante prodotto nanotecnologico nell'elettronica è il chip di memoria montato sugli i-Phone Apple, in cui il canale di gate viene dichiarato essere di 45 nanometri, in barba a tutti i limiti della microlitografia ottica fino a ieri ripetuti, cioé l'impossibilità di ottenere con una proiezione ottica strutture minori di 500 nanometri, a causa dei ben noti problemi dati dalla diffrazione. Sotto i 500 nanometri infatti, la lunghezza d'onda della luce visibile, ed anche la sua componente UV (UltraVioletta, circa 300 nm) non possono proiettare delle ombre ben definite se il disegno ha delle dimensioni comparabili. Tutta la capacità di integrazione (da cui il nome circuito integrato) della microelettronica, dovrebbero mostrare un chiaro limite attorno a quelle dimensioni, ma le compagnie come la Intel ed altre, pare che siano in qualche modo riuscite a superare questo limite fisico, immergendo i sistemi di proiezione litografica in fase liquida. Il resto è segreto industriale.
Questo è l'approccio top-down, dall'alto verso il basso, o meglio dal grande al piccolo, il primo storicamente ad essere stato utilizzato e quello tipico delle grandi compagnie del silicio. Esiste però anche l'approccio inverso, quello bottom-up, dal basso verso l'alto, dal piccolo al grande, che è quello della sintesi chimica e della manipolazione di singoli atomi per mezzo di sonde microscopiche, quali le punte dei microscopi STM ed AFM. Questo tipo di approccio ha avuto uno sviluppo concreto e commerciale già a fine anni '90, e a partire dal 2003-2005 ha generato decine di prodotti di largo consumi basati su nanoparticelle.
Bisogna però ancora precisare che questa tipologia di prodotti hanno sempre cronologicamente un periodo di diffusione sul mercato in piccole quantità e richiedono un periodo di alcuni anni per diventare di largo consumo. Ho visto personalmente, già nel 2005 all'NSTI di Anaheim, CA, piccole ditte (vengono chiamate start-up) fondate da studenti con uno spiccato senso imprenditoriale, che vendevano nanotubi di carbonio, di ogni foggia e caratteristica fisica. Ora ci si può domandare che cosa ciascuno di noi possa fare con 2 grammi di nanotubi di carbonio, ma il bello del sistema industriale americano è che una ditta di questo tipo può campare per alcuni anni vendendo i suoi nanoprodotti soltanto alle università e ai centri di ricerca. Poi, nell'arco di questo periodo, se i nanotubi o nanocose risultano incorporabili in un prodotto o processo industriale su larga scala, la compagnia sopravvive, magari acquistata in blocco da una multinazionale, altrimenti chiude. E ne nascono altre 5 a sostituirla.
Se vuoi farti un'idea più precisa di quale oggi sia il panorama dei nanoprodotti di largo consumo oggi disponibili sul mercato, non ti resta, (se non lo hai già trovato nelle tue ricerche) che consultare il primo censimento di tali prodotti, a cura del Wodroow Wilson Nanotec Inventory.
Il censimento cita oltre 500 prodotti suddivisi per materiali ed aree di applicazione. Una delle conclusioni più interessanti è che il materiale più utilizzato nei nanoprodotti è l'argento, non il silicio o il carbonio (per il momento). I romani che già ai tempi dell'Impero ne conoscevano le proprietà battericide avevano evidentemente la vista lunga...