(PhysOrg.com) -- La nanotecnologia implica la manipolazione dell'inimmaginabilmente piccolo. Un nanometro è circa 5 atomi di carbonio di fila, o la distanza che l'unghia cresce in un secondo. La materia si comporta in modo fondamentalmente diverso su quella scala, aprendo nuove possibilità per prodotti e processi. La nanotecnologia è un vasto campo di ricerca emergente, pieno di possibilità, e i media e il pubblico stanno iniziando a prenderne atto.

“Una promessa della nanotecnologia è l'idea di costruire macchine delle dimensioni di una molecola per trasportare atomi. Potresti "coltivare" tutto ciò che volevi. Potresti far crescere una casa. O una fiorentina, ” ha detto il professore di legge dell'Arizona State University Joel Garreau in un caffè della scienza, "Fatti o clamore:cosa ci dicono i media sulle nanotecnologie e altre nuove tecnologie?" all'Arizona Science Center il 19 marzo.

Oggi, la nanotecnologia ci porta finestre autopulenti e pantaloni antimacchia. Questi prodotti sono utili, ma non esattamente rivoluzionario. È la promessa della nanotecnologia che è intrigante.

“Il mondo potrebbe essere trasformato così bruscamente da essere irriconoscibile, ” ha detto Garreau.

ASU sta diventando leader nella ricerca sulle nanotecnologie, sia in campo scientifico e ingegneristico che in materia di politica. Nel 2009, Il biofisico dell'ASU Stuart Lindsay ha pubblicato il primo libro di testo completo per il campo, Introduzione alla nanoscienza. Sebbene nuovo, sta iniziando ad essere ampiamente utilizzato.

Un nano case study

Lindsay utilizza la nanotecnologia nel suo laboratorio per migliorare le tecniche di sequenziamento del DNA. Una delle sfide attuali nel sequenziamento del DNA è portare il processo da qualcosa che costa decine di migliaia di dollari e richiede settimane o mesi per svilupparsi a qualcosa che potrebbe essere fatto su un chip di computer in pochi minuti o ore per pochi dollari.

“Vogliamo migliorare la salute umana, è per questo che lo stiamo facendo, "dice Lindsay.

L'obiettivo principale della ricerca di Lindsay è trovare un nuovo modo per leggere le proteine ​​base del DNA:A, T, C, e G. Il suo team sta esplorando un metodo chiamato tunneling elettronico, che Lindsay chiama un "pezzo esotico di meccanica quantistica". Il tunneling elettronico comporta il passaggio del DNA tra due elettrodi in grado di rilevare la composizione chimica di ogni singola base.

Un altro importante pezzo di tecnologia è il nanoporo, che dirige il DNA tra gli elettrodi. Lindsay dice che il nanoporo infila il DNA "come un pezzo di cotone attraverso un ago". I nanopori un tempo venivano prodotti assemblando proteine ​​naturali, che formano buchi nelle pareti cellulari, o prendendo un raggio di un microscopio elettronico e praticando un piccolo foro in un pezzo di silicone. Entrambi questi processi sono difficili da eseguire, e c'è un problema di stampare in modo affidabile coppie di elettrodi molto vicine al DNA.

Il team di Lindsay ha dimostrato che un singolo nanotubo di carbonio, due nanometri di diametro e centimetri di lunghezza, può crescere facilmente su un wafer di silicio utilizzando metodi scientifici convenzionali. “Non hai bisogno di tecniche esotiche, " lui dice.

Il DNA scivolerà quindi attraverso l'interno del nanotubo di carbonio. Questo fenomeno era altamente inaspettato. "Gli arbitri di Science non ci credevano la prima volta che abbiamo presentato il documento, quindi abbiamo dovuto fare molto di più per convincerli, "Lindsay dice, ridendo. Il giornale è apparso in Scienza nel gennaio 2010.

Il team ha ancora del lavoro da fare prima di avere un dispositivo funzionante e un'azienda che lo produce, ma Lindsay dice, “Abbiamo dimostrato la fattibilità di questo approccio al sequenziamento del DNA. Qualche anno fa la maggior parte delle persone avrebbe detto che si trattava di fantascienza".

Aggiunge, “È un peccato perché la verità sulla scienza è che la maggior parte dei finanziamenti supporta progressi incrementali, perché la comunità accetterà che possono farle. Ciò significa che le grandi scoperte sono molto difficili da sostenere. Vale davvero la pena finanziare rischi per alcuni obiettivi importanti perché le persone li raggiungeranno. Se ottieni team di persone brillanti che collaborano su un obiettivo mirato, puoi davvero fare miracoli.”

All'orizzonte

Parte del problema potrebbe essere che il pubblico non può prendere in giro quali progetti sono "possibili ma distanti" e quali sono "il prodotto caldo del prossimo anno". I mass media non sono sempre chiari su quanto sia fattibile, e imminente, sono le nuove tecnologie promettenti. Sviluppare tecnologie e poi testarne l'efficacia, sicurezza e costi possono richiedere molto tempo. Ma il pubblico può diffidare di sostenere la ricerca quando "scoperte" eccessivamente pubblicizzate non si presentano rapidamente sul mercato.

Al caffè della scienza, Garreau ha parlato di "I sette orizzonti:linee temporali e tabelle di marcia per le tecnologie emergenti per i prossimi vent'anni, ” un sito web sviluppato per valutare le tecnologie emergenti. Ha detto che la cronologia è utile per rispondere a domande come, “Quanto seriamente dovremmo prendere questo? Quanto tempo abbiamo? Questa possibilità è qualcosa che potrebbe accadere domani con certezza, o qualcosa che potrebbe essere possibile molti decenni in futuro?"

Le tecnologie all'interno del Primo Orizzonte sono “disponibili, ma non onnipresente, ” come i calzini antimicrobici che eliminano gli odori con l'aiuto di nanomateriali. Gli altri orizzonti includono “commerciale, ” “ingegneria, ” “scientifico, ” “speculazione informata, ” “cielo azzurro” e infine il Settimo Orizzonte, "discutibile, ” che include la scienza che non sembra possibile nemmeno nei prossimi 20 anni.

La ricerca di Lindsay potrebbe attualmente rientrare nel Quarto Orizzonte, "scientifico, ” significa che ci sono prove che la tecnologia è possibile, ma non sono state fatte molte ricerche su come rendere il processo sicuro ed economico sul mercato. Tecnologie in questa categoria, secondo il sito web di Seven Horizons, sono "in genere 4-10 anni per raggiungere il pubblico se tutto va bene".

The Seven Horizons è stato sviluppato dal Consortium for Emerging Technologies, Operazioni militari e sicurezza nazionale (CETMONS) in associazione con il Sandra Day O'Connor College of Law dell'ASU, il Lincoln Center for Applied Ethics, e il progetto Prevail:Wise Governance for Challenging Futures.

“La nanotecnologia oggi esiste a malapena, ” ha detto Garreau al caffè della scienza. "Quasi tutto quello che puoi dire oggi sulla nanotecnologia è speculazione".

Speculazione o all'orizzonte, chi è a conoscenza di questi progressi? Chi ne trarrà vantaggio? Come disse il romanziere William Gibson, “Il futuro è già qui; semplicemente non è distribuito uniformemente.”

Nanotecnologia e società

Un problema importante che le nanotecnologie devono affrontare oggi è lo sviluppo della regolamentazione di fronte all'incertezza scientifica sulla tecnologia. Elizabeth Corley, un professore della School of Public Affairs dell'ASU, studia le implicazioni politiche della nanotecnologia.

“Quando pensiamo a un campo come la nanotecnologia, la scienza avanza così rapidamente che la discussione sul sociale, etico, e gli impatti delle politiche spesso restano indietro, "dice Corley, che è un ricercatore co-principale presso il Center for Nanotechnology in Society dell'ASU (CNS-ASU).

"Uno degli obiettivi del CNS-ASU è garantire che come comunità scientifica ci impegniamo in una discussione sulle implicazioni sociali e politiche della ricerca sulle nanotecnologie mentre la scienza sta andando avanti".

Corley ha ricevuto tre lauree in ingegneria prima di proseguire i suoi studi di dottorato in politiche pubbliche. La sua ricerca attuale esplora le percezioni pubbliche sui rischi e i benefici della nanotecnologia, così come il modo in cui i principali nanoscienziati statunitensi pensano al ruolo dei rischi e dei benefici nello sviluppo della regolamentazione delle nanotecnologie.

“La nostra recente ricerca mostra che la nanotecnologia è una delle prime tecnologie emergenti in cui abbiamo visto gli scienziati più preoccupati del pubblico per determinati rischi, " lei dice. La maggiore differenza nel livello di preoccupazione riguardava la salute umana e l'ambiente.

La nanotecnologia in questo momento ha un quadro politico frammentato e quasi inesistente. Per esempio, la FDA regola alcune nanotecnologie sulla base di un modello prodotto per prodotto, mentre l'EPA regola la nanotecnologia in gran parte attraverso il Toxic Substances Control Act (TSCA). Si tratta di modelli molto diversi e alcuni prodotti nanotecnologici non sono coperti da alcuna normativa esistente.

“Il pubblico spesso pensa in modo diverso alla nanotecnologia utilizzata per produrre un dispositivo salvavita in campo medico rispetto a quando la utilizza per nuove pratiche e tecniche di sorveglianza, " dice Corley. “Ciò significa che è sempre più importante studiare le percezioni del pubblico su particolari aree di applicazione delle nanotecnologie, come l'ambiente, il campo medico, e difesa nazionale”.

Un altro problema da esplorare, Corley dice, è il modo in cui facciamo politica su una tecnologia emergente quando non conosciamo ancora tutti i rischi.

Corley e il suo team hanno anche monitorato la conoscenza del pubblico sulla nanotecnologia nel tempo, in particolare confrontando i dati dei sondaggi del 2004 e del 2007. Sorprendentemente, se visto nel suo insieme, i livelli di conoscenza pubblica sulla nanotecnologia non sono cambiati molto tra il 2004 e il 2007 nonostante i numerosi sforzi di sensibilizzazione. Però, in uno studio pubblicato su The Scientist nel gennaio 2010, Corley e il suo team hanno deciso di dare un'occhiata più da vicino ai diversi segmenti del pubblico. Hanno scoperto che c'è un crescente divario di conoscenze sulle nanotecnologie tra i membri del pubblico con i livelli di istruzione più bassi e più formali.

Da questa ricerca, Corley fa la domanda, "Quale tipo di attività di sensibilizzazione raggiungerebbe in modo più efficace quei segmenti del pubblico con livelli di istruzione formale inferiori?" I suoi risultati forniscono una possibile risposta a questa domanda perché lo studio ha dimostrato che Internet potrebbe fungere da "livellatore" di queste lacune di conoscenza.

"È davvero importante se il pubblico comprende la scienza e la tecnologia?" chiese Joe Kullman, addetto alle relazioni con i media per le scuole di ingegneria Ira A. Fulton dell'ASU presso il caffè della scienza. La sua risposta fu inequivocabile, "Sì!"

“Molto di quello che succede, accade, o non accade, a causa della politica, ” ha aggiunto Kullman. “Le percezioni delle persone informano la politica. I politici ascoltano ciò che pensano le persone, indipendentemente dal fatto che ciò che pensano sia accurato o meno. Se prendiamo decisioni politiche basate su percezioni disinformate, faremo dei grossi errori”.