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livello elementare
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ARGOMENTO: EMERGENZE AMBIENTALI
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: nanotecnologie, graphene
In un futuro che vedrà il connubio, si spera pacifico, tra uomini e macchine, nano droni saranno sempre più presenti nelle tre dimensioni, compresi gli abissi più profondi. Nel panorama dei sistemi di supporto all’Uomo sono apparsi i nanobot, nanomacchine autoalimentate in grado di catturare metalli pesanti da soluzioni contaminate (come il mare) e trasportarli nei luoghi desiderati, controllate utilizzando per ora un campo magnetico ma, in un prossimo futuro, in grado di operare autonomamente.
Cerchiamo di capire meglio. I nanobot, la cui larghezza è quella di un capello umano sono nano macchine composte da tre componenti chiave: un guscio esterno in ossido di grafene (GOx) per assorbire il piombo (o altri metalli pesanti), un nucleo di nichel che consente ai ricercatori di controllare il movimento dei nanobot tramite un campo magnetico e un nucleo interno in platino che funge da motore. consentendo a questi nano robot di muoversi attraverso una reazione chimica con il perossido di idrogeno. Lo stesso campo magnetico utilizzato per dirigere i nanobot viene utilizzato per poi raccoglierli successivamente. A questo punto, viene utilizzata una soluzione acida per rimuovere gli ioni di piombo e ripristinare la loro capacità operativa iniziale.
Schema dell’approccio basato su GOx-microbot per la decontaminazione e il recupero del piombo. (A) Decontaminazione dell’acqua inquinata utilizzando microbot GOx fabbricati mediante elettrodeposizione di nanostrati di ossido di grafene (GOx), strato Pt/Ni, strato magnetico Ni e strato interno catalitico Pt. La strategia di decontaminazione per gli ioni di piombo può essere effettuata mediante due diverse tecniche: auto-propulsione dei GOx-microbot in presenza di H2O2 o utilizzando un campo magnetico rotante esterno. (B) Recupero di ioni di piombo dai microbot GOx in presenza di mezzi acidi – dallo studio citato Graphene-Based Microbots for Toxic Heavy Metal Removal and Recovery from Water | Nano Letters (acs.org)
La notizia è apparsa su Nano Letters, una rivista scientifica statunitense specialistica peer-reviewed pubblicata dall’American Chemical Society dedicata alla teoria e alle applicazioni nel campo della nanotecnologia in diverse discipline.
Secondo lo studio, effettuato dal Max-Planck Institute for Intelligent Systems, Germania, sciami di nanobot rivestiti di grafene potrebbero aiutarci anche nella pulizia degli oceani, raccogliendo pericolosi contaminanti dannosi per la nostra salute come il piombo. Questa scoperta apre un nuovo filone di ricerca in un momento in cui l’inquinamento degli oceani è sempre più preoccupante, in gran parte derivante da attività industriali come la produzione dei componenti elettronici. Consideriamo che entro il 2050, si stima che ci sarà più plastica che pesce negli oceani del mondo, e metalli di scarto come piombo, arsenico, mercurio, cadmio e cromo, metalli derivanti dalla lavorazione delle batterie, e questi minuscoli droni potrebbero essere in grado di rimuovere fino al 95 percento del piombo di aree confinate di acque reflue in breve tempo.
In pratica un aiuto “discreto” in un mondo che si preannuncia sempre più afflitto dagli effetti della nostra civilizzazione; tra l’altro un sistema che potrebbe essere più efficace ed economico delle soluzioni già esistenti. Secondo i ricercatori, saranno condotti ulteriori studi su come impiegare questa tecnologia su diversi tipi di contaminanti ma anche in campo medico in applicazioni come la somministrazione di farmaci.
In sintesi la nanorobotica è un campo tecnologico sempre più emergente che sta sviluppando macchine microscopiche, per ora non autonome, pilotate fisicamente con l’impiego di campi elettromagnetici, ed i cui componenti hanno dimensioni dell’ordine di un nanometro (10−9 metri). I nomi nanobot, nanoidi, naniti, nanomacchine o nanomiti sono stati usati anche per descrivere questi dispositivi attualmente in fase di ricerca e sviluppo che trovano possibili applicazioni nella medicina per identificare e distruggere le cellule tumorali. L’applicazione in campo ambientale, per il rilevamento e l’eliminazione di sostanze chimiche tossiche o comunque dannose per l’organismo, consentirà anche la misurazione delle loro concentrazioni nell’ambiente acquatico aprendo un nuovo e promettente filone.
Restano dubbi per la loro autonomia, prospettata in alcune sedi scientifiche, che aprirebbe scenari inquietanti nel mondo dell’Intelligenza artificiale, ipotizzati da scrittori di fantascienza oltre 40 anni fa ma che potrebbero diventare reali in un mondo in cui le idee vengono realizzate in tempi sempre più brevi.
immagine in anteprima da studio citato
Riferimento
Diana Vilela, et al. “Graphene-Based Microbots for Toxic Heavy Metal Removal and Recovery from Water.” Nano Letters. DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00768
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