Nanotubi al carbonio

La nanotecnologia, per ora, è più fantascienza che scienza. Con questo nome infatti vengono chiamate quelle tecnologie che promettono di costruire apparecchi la cui dimensione si conta in pochi atomi. Le ricerche nel campo fervono, ma siamo ancora lontani molti anni da applicazioni pratiche: questo traguardo però si è improvvisamente avvicinato alla fine del mese di aprile 2001, quando un gruppo di ricercatori della IBM ha annunciato (con un articolo sulla prestigiosa rivista “Science”) di aver trovato un metodo per realizzare quantità industriali di nanotubi al carbonio.
I nanotubi vennero inizialmente scoperti da uno scienziato giapponese, Sumio Iijima, nel 1991. Il ricercatore dimostrò che combinando atomi di carbonio in costruzioni tubolari del diametro di soli cinque-dieci atomi si possono ottenere strutture che si comportano elettricamente proprio come un transistor. L’importanza dell’idea fu immediatamente chiara a tutti gli addetti ai lavori: si pensi infatti che i transistor più piccoli che l’uomo riesce oggi a produrre misurano 130 nanometri di diametro. Un nanotubo, invece, misura solo 1,2 nanometri.
Nello scorso decennio si è dunque fatta molta ricerca sul campo. Nell’università del MIT venne presto scoperta una tecnica per produrre i nanotubi, e ricercatori della IBM riuscirono di lì a poco a escogitare un metodo produttivo per realizzarne ingenti quantità. I nanotubi così fabbricati, però, sono di due tipi differenti e appaiono mischiati tra loro. Il nanotubo di tipo semiconduttore è quello utile nella costruzione di circuiti, mentre il nanotubo di tipo metallico conduce energia elettrica proprio come un cavo e quindi provocherebbe corti circuiti se venisse lasciato in posizione. L’odierna scoperta di IBM permette proprio la distruzione selettiva dei nanotubi inutili. Grazie ad essa, i ricercatori del Dipartimento Ricerche Scientifica in Nanoscala di IBM stanno già producendo semplici circuiti (le “porte logiche”) usando i nanotubi: debbono, per ora, posizionarli uno per uno a mano, un processo complicatissimo e certosino.
Secondo Charles Lieber, docente dell’università di Harvard, “è un passo da gigante, ma ne serviranno altri e passeranno parecchi anni prima che i nanochip diventino fattibili e ubiqui quanto i moderni circuiti integrati”. Gli scienziati sembrano intenzionati a procedere per piccoli passi: l’obiettivo per ora non è arrivare alla costruzione di nanochip puri, scartando dunque le tradizionali tecnologie basate sul silicio. Si vuole invece creare una soluzione ibrida in cui ampi appezzamenti di un chip vengano realizzati ad altissima densità utilizzando i nanotubi, mentre le sezioni più complesse continuerebbero a venire realizzate su base al silicio. Lieber pensa che i chip ibridi potrebbero sbarcare sul mercato in soli cinque anni. Una prima applicazione pratica dei nanotubi potrebbe essere quella zona di un microprocessore chiamata “memoria cache”, dove l’unità di elaborazione normalmente memorizza una copia delle informazioni su cui sta lavorando più intensamente.