Alla fine degli anni Cinquanta, Richard Feynman ha notoriamente immaginato una scienza in cui ricercatori e ingegneri potessero realizzare imprese straordinarie manipolando la materia e creando strutture fino al livello dei singoli atomi.
Ora, oltre cinquant'anni dopo "C'è molto spazio in fondo, " quattro eminenti ricercatori -- David Awschalom, Angela Belcher, Donald Eigler, e Michael Roukes -- stanno condividendo i loro pensieri sul futuro della nanoscienza e della nanotecnologia. In un dialogo speciale in vista di un simposio Kavli Futures sullo stesso argomento, gli scienziati si sono concentrati su come la visione di Feyman potrebbe evolversi nei prossimi cinquant'anni, iniziando con la nanoscienza in una direzione verso l'alto.
"Abbiamo acquisito importanti teste di ponte nella scienza, ma abbiamo anche fatto pochissimi progressi verso la traduzione di questo verso quello che tutti noi spesso definiamo il "pieno potenziale" della nanotecnologia, " ha detto Michael Roukes, professore di fisica, fisica applicata e bioingegneria al Caltech e co-direttore del Kavli Institute of Nanoscience. "Andando avanti, Penso che la sfida sia quella di rompere questo abisso e... effettivamente tradurlo in cose che influenzano la nostra vita quotidiana. [Si tratterà] di usare i mattoni dei singoli atomi, molecole, singole nanostrutture, e assemblarli in sistemi su larga scala con funzionalità emergenti che saranno di grande utilità per l'umanità".
Roukes ha spiegato che ci sono molte cose che sono molto entusiasmanti nell'essere in grado di controllare le cose su scala atomica e poi - dal basso - "ricostruire al centro per creare sistemi complessi con un controllo incredibilmente squisito su ciò che fanno questi sistemi complessi ...[O]ne area che è assolutamente matura per incredibili progressi sono le scienze della vita e la medicina, dove aggregazioni di singoli nanodispositivi per creare nanosistemi ci permetteranno di abbracciare, piuttosto che scappare da, la complessità dei sistemi biologici".
Questi progressi, ha dichiarato Roukes, potrebbe "darci gli strumenti, Credo, per comprendere e progettare circuiti biologici... e in definitiva, Penso, fornirà una base tecnologica per la medicina personalizzata."
Donald Eigler è famoso per il suo lavoro rivoluzionario nella manipolazione precisa della materia a livello atomico. D'accordo con Roukes, Eigler ha affermato che l'impatto della nanoscienza in medicina "crescerà drammaticamente nei prossimi 10-20 anni, soprattutto nel campo della medicina rigenerativa." Allentando la sua immaginazione, poteva anche concepire altre innovazioni, come un giorno "dirottare i geniali meccanismi della biologia" per creare nanosistemi funzionali non biologici. "Nei miei sogni posso immaginare un virus sicuro per l'ambiente, quale, per disegno, produce e sputa un sommatore a 64 bit. Quindi facciamo semplicemente scorrere l'effluente del virus sui nostri chip e facciamo in modo che i sommatori si attacchino nei punti giusti.
"È roba piuttosto inverosimile, ma penso che sia meno inverosimile di Feynman nel '59."
Angela Belcher è ampiamente conosciuta per il suo lavoro sull'evoluzione di nuovi materiali per l'energia, elettronica e ambiente. W. M. Keck Professore di Energia, Scienza e ingegneria dei materiali e ingegneria biologica presso il Massachusetts Institute of Technology, Belcher ritiene che il grande impatto della nanotecnologia e della nanoscienza sarà nella produzione, in particolare nella produzione pulita di materiali con nuove vie per la sintesi dei materiali, meno rifiuti e materiali autoassemblanti. "Sta succedendo proprio ora, se guardi alla produzione di determinati materiali per, dire, batterie per veicoli, che si basa sulla nanostrutturazione dei materiali e sull'ottenimento della giusta combinazione di materiali su scala nanometrica. Immagina che grande impatto potrebbe avere sull'ambiente in termini di riduzione dei combustibili fossili. Quindi la produzione pulita è un'area in cui penso che vedremo sicuramente progressi nei prossimi 10 anni o giù di lì".
David Awschalom è un professore di fisica, elettrico, e ingegneria informatica presso l'Università della California, Santa Barbara. Un pioniere nel campo della spintronica dei semiconduttori, nel prossimo decennio o due Awchalom vorrebbe vedere l'emergere di una vera tecnologia quantistica. "Sto pensando a possibili sistemi multifunzionali che uniscano logica, Conservazione, comunicazione come potenti oggetti quantistici basati su singole particelle in natura. E se questo è radicato in un sistema biologico, o un sistema chimico, o un sistema a stato solido potrebbe non avere importanza e potrebbe portare ad applicazioni rivoluzionarie nella tecnologia, medicinale, energia, o altre aree". Awschalom ha anche discusso di come si aspetta che la nanoscienza trasformi altri campi. "Credo che l'ampio ombrello della nanoscienza stia rapidamente dissolvendo le tradizionali barriere [tra le discipline scientifiche]".
