Le Nanotecnologie sono tecniche che consentono di determinare le proprietà dei materiali alla piccolissima scala, misurabile in nanometri (1 Nanometro= 1 milionesimo di millimetro, ed è cinque-dieci volte superiore alle dimensioni di un atomo). A tale scala i materiali comuni come metallo, vetro o ceramica, modificati manipolandone la struttura molecolare o a volte atomica, presentano caratteristiche e proprietà completamente diverse da quelle consuete nel loro stato solido.

Secondo la definizione data nel 2004 dal Royal Society & The Royal Academy of Engineering (UK), “La nanoscienza è lo studio dei fenomeni e la manipolazione della material alla scala atomica, molecolare e macromolecolare, scale in cui le proprietà differiscono in modo significativo dalle proprietà presenti a scala maggiore” e “la nanotecnologia è la progettazione, caratterizzazione, produzione e applicazione di strutture, servizi e sistemi attraverso il controllo di forma e dimensione alla scala nanometrica”¹.

Le nanoscienze costituiscono il punto di incontro di discipline diverse che vanno dalla fisica quantistica alla chimica supramolecolare, dalla scienza dei materiali alla biologia molecolare e rappresentano una realtà ormai affermata nel mondo della ricerca. Le nanotecnologie, che, dopo una fase iniziale, sono nel loro pieno sviluppo, puntano a sfruttare e ad applicare i metodi e le conoscenze derivanti dalle nanoscienze. Esse fanno riferimento ad un insieme di tecnologie, tecniche e processi che richiedono un approccio multidisciplinare e consentono la creazione e utilizzazione di materiali, dispositivi e sistemi con dimensioni a livello nanometrico.

In sintesi, con nanotecnologie si intende la capacità di osservare, misurare e manipolare la materia su scala atomica e molecolare.

1 nanometro (nm) è infatti un miliardesimo di metro e corrisponde all’incirca a 10 volte la grandezza dell’atomo dell’idrogeno mentre le dimensioni di una proteina semplice sono intorno a 10 nm.
Il mondo delle nanotecnologie è quello compreso tra 1 e 100 nanometri e sono “nanoprodotti” quei materiali o dispositivi nei quali vi è almeno un componente funzionale con dimensioni inferiori a 100 nm.

Le prospettive rivoluzionarie associate alla nanotecnologie derivano dal fatto che, come detto, a questi livelli di dimensioni comportamenti e caratteristiche della materia cambiano drasticamente; per questo, le nanotecnologie rappresentano un modo radicalmente nuovo di produrre per ottenere materiali, strutture e dispositivi con proprietà e funzionalità notevolmente migliorate o del tutto nuove.

Il grande potenziale delle nanotecnologie risiede nella capacità di interessare trasversalmente la maggior parte dei settori industriali oggi esistenti, sia sotto aspetti di processo che di prodotto. La loro ricaduta è talmente ampia da essere ormai considerate una tecnologia di base, che può contare su un grande numero di centri di ricerca e sviluppo, diffusi su tutto il territorio europeo.

L’impiego di prodotti nano strutturati, infatti, coinvolge a tutt’oggi un ampio numero di settori produttivi, da quelli bio-medicali alla confezione dei cibi, dall’elettronica all’edilizia.

In particolare, nel settore dell’architettura, includendo in questo settore sia le nuove costruzioni, sia i Beni Culturali e la loro conservazione, sembra che le nanotecnologie stiano fornendo un notevole impulso all’innovazione nei processi e nei prodotti tradizionali.

A ben vedere, molti dei prodotti già attualmente impiegati in Architettura derivano da queste tecnologie, soprattutto per quanto riguarda coating, vernici, film: gli impieghi dei materiali e delle proprietà delle superfici che si sono rese possibili attraverso le nanotecnologie offrono agli architetti molte possibili soluzioni ai requisiti tecnici del progetto, e soprattutto aprono la strada ad un nuovo processo di innovazione nella tematica del materiale per il progetto.

VETRO

Grazie a rivestimenti nanostrutturati trasparenti per vetro e ceramica, il material acquisisce proprietà permanenti di autopulibilità. Le nano particelle aderiscono direttamente alle molecole del materiale, consentendo alla superficie di respingere acqua e sporco.

Principali benefici:

Idrorepellenza

Autopulibilità

Protezione dagli agenti atmosferici

Resistente ai raggi UV

Rende impossibile la crescita di funghi

CALCESTRUZZO

Vi sono trattamenti nanostrutturati a base acquosa in grado di penetrare nei materiali cementizi formando un film superficiale dalle caratteristiche innovative: il materiale diventa idrofobico e resistente agli inquinanti

Principali benefici:

Idrorepellenza

Autopulibilità

Resistenza al degrado (smog, inquinanti)

Resistenza agli agenti atmosferici

LEGNO

Anche il legno può essere trattato allo stesso modo, creando un film nanostrutturato simile alla superficie della foglia del loto. Il legno diventa idrorepellente e resistente agli inquinanti.

Principali benefici:

Idrorepellenza

Autopulibilità

Resistenza al degrado (smog, inquinanti)

Resistenza agli agenti atmosferici

L’incontro-scontro tra materiali tradizionali e materiali ingegnerizzati, da sempre uno dei capisaldi della dialettica architettonica, si accinge a vivere una nuova stagione:

“Mentre i materiali costruttivi standard sono statici perché intesi per resistere alle forze dell’edificio, i materiali intelligenti sono dinamici nel loro comportamento in risposta ai campi di energia. Questa è un’importante differenza rispetto al nostro normale significato di rappresentazione progettuale (attraverso le proiezioni ortogonali) che privilegia il materiale statico” (Michelle Addingtons e Daniel L. Schodek).

Valeria Zacchei

Note
¹ “Nanoscience is the study of phenomena and manipulation of materials at atomic, molecular and macromolecular scales, where properties differ significantly from those at a larger scale” e “Nanotechnology is the design, characterisation, production and application of structures, devices and systems by controlling shape and size at nanometre scale”.