Trovare George Whitesides è spesso difficile anche per George Whitesides. Quindi tiene una busta nella tasca della giacca. "In realtà non so dove sono in generale fino a quando non lo guardo", dice, "e poi scopro di essere a Terre Haute, e quindi la domanda è davvero, 'Cosa ci aspetta?'" tratto recente, la busta ha rivelato che era a Boston, Abu Dhabi, Mumbai, Delhi, Basilea, Ginevra, Boston, Copenaghen, Boston, Seattle, Boston, Los Angeles e Boston.
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Il motivo per cui Boston si presenta così frequentemente, anche se non così spesso come preferisce sua moglie, è che Whitesides è professore di chimica alla Harvard University e Boston Logan è il suo aeroporto di origine. La ragione di tutte le altre città è che i contributi di Whitesides alla scienza spaziano in biologia, ingegneria, fisiologia, scienza dei materiali, fisica e, soprattutto in questi giorni, nanotecnologie. Altri scienziati, capi di governo, inventori e investitori in tutto il mondo vogliono avere sue notizie.
Le invenzioni e le idee di Whitesides hanno generato più di una dozzina di aziende, tra cui il gigante della droga Genzyme. Nessun laboratorio di Harvard si avvicina alla corrispondenza del numero di brevetti associati al suo nome - "circa 90", dice. La citazione "GM Whitesides" appare più frequentemente nei documenti accademici rispetto a quella di quasi tutti gli altri chimici della storia.
Quindi Whitesides è qualcosa di simile al Bono della scienza, sebbene più alto, più robusto e all'età di 70 anni, meno irsuto. Il cappello da pescatore scozzese copre quasi sempre la testa, anche di fronte a un pubblico. Ha una voce profonda, con un piccolo accenno del suo nativo Kentucky. Ultimamente quella voce ha introdotto il pubblico in un nuovo progetto di nanotecnologia volto a salvare vite umane nei paesi in via di sviluppo. "Quali sono le cose più economiche possibili da cui potresti realizzare un sistema diagnostico?" Chiede. "Carta."
Su un pezzo di carta non più spesso o più largo di un francobollo, Whitesides ha costruito un laboratorio medico.
Un giorno lo scorso inverno, Whitesides si è svegliato nel suo letto. Alle 9 era nel suo ufficio appena fuori Harvard Yard. Indossava il suo tipico outfit: un abito gessato, una camicia bianca, senza cravatta. Appoggiò il cappello da pescatore su un tavolo da conferenza di fronte a una libreria che conteneva The Cell, Microelectronic Materials, Physical Chemistry, Advanced Organic Chemistry e Bartlett's Familiar Citations .
Un testo non sullo scaffale era No Small Matter: Science on the Nanoscale, un libro da tavolino recentemente pubblicato da Whitesides e dal fotografo scientifico Felice C. Frankel. Riguarda cose veramente esotiche che sembrano essere molto grandi ma eccezionalmente, assurdamente, sorprendentemente piccole: nanotubi, punti quantici, macchine autoassemblanti.
La nanotecnologia è, semplicemente definita, la scienza delle strutture che misurano tra 1 nanometro o miliardesimo di metro e 100 nanometri. (Il prefisso "nano" deriva dalla parola greca per nano.) Tuttavia, per la maggior parte delle persone, questa definizione non è così semplice. Cercare di capire i nanometri può indurre rapidamente gli occhi incrociati. Il foglio di carta su cui sono stampate queste parole ha uno spessore di 100.000 nanometri: il diametro di un capello umano, all'incirca l'oggetto più piccolo che una persona può vedere con gli occhi senza aiuto. Un batterio seduto sopra questo foglio ha un diametro di circa 1.000 nanometri — microscopico. Vedere qualcosa di solo un nanometro era impossibile fino al 1981, quando due fisici IBM inventarono il primo microscopio a tunnel di scansione. I microscopi convenzionali usano le lenti per ingrandire qualunque cosa si trovi nella linea di vista. Ma i microscopi a scansione a tunnel funzionano più come una persona che legge il Braille, muovendosi attraverso la superficie delle strutture usando un piccolo stilo. I fisici, che hanno vinto un premio Nobel solo cinque anni dopo, hanno costruito uno stilo con una punta che era solo un atomo (meno di un nanometro). Mentre si muove, lo stilo rileva la struttura del materiale registrando il feedback elettrico, quindi il microscopio traduce le registrazioni in immagini.
Ora che si potevano finalmente vedere cose veramente piccole, fino ai singoli atomi, Whidesides e altri chimici si interessavano molto ai materiali in nanoscala. E ciò che hanno imparato li ha stupiti. I materiali così piccoli, a quanto pare, hanno proprietà inaspettate: eravamo solo all'oscuro finché non li abbiamo visti da vicino. Le molecole con superfici diverse - superfici che di solito non si combinano bene, se non del tutto - possono improvvisamente legarsi. Il vetro, normalmente un isolante di correnti elettriche, può condurre elettricità. I materiali che non possono trasportare cariche elettriche diventano improvvisamente semiconduttori. L'oro metallico, in particelle abbastanza piccole, può apparire rosso o blu.
"Una delle attrattive delle piccole cose è che si rivelano così alieni, nonostante le somiglianze superficiali nella forma o nella funzione di parenti più grandi e più familiari", scrive Whitesides nel suo libro. "Scoprire queste differenze su scala più piccola è meravigliosamente avvincente e il loro utilizzo può cambiare (e ha cambiato) il mondo."
Gli scienziati hanno creato nanotubi di carbonio, cilindri cavi di due nanometri o di diametro inferiore, che risultano essere il materiale più resistente al mondo, 100 volte più forte dell'acciaio con un sesto del peso. Hanno creato nanoparticelle, larghe meno di 100 nanometri e utili per immagini biomediche molto precise. Gli scienziati hanno anche realizzato nanofili: fili di silicio larghi da 10 a 100 nanometri e in grado di convertire il calore in elettricità. I produttori di elettronica affermano che i nanofili potrebbero utilizzare il calore residuo proveniente da computer, motori di automobili e centrali elettriche.
Già oltre 1.000 prodotti di consumo utilizzano una qualche forma di nanotecnologia (anche se un rapporto del 2008 dell'Accademia Nazionale delle Scienze ha sollecitato un migliore monitoraggio dei potenziali rischi per la salute e l'ambiente derivanti dalle nanotecnologie). I prodotti comprendono telai per bici più forti e leggeri, trattamenti in tessuto che deflettono liquidi, creme solari che respingono meglio la luce solare, schede di memoria per computer e rivestimenti resistenti alla nebbia per lenti per occhiali.
Gli scienziati stanno sviluppando nanoparticelle in grado di fornire la giusta quantità di medicina per uccidere un tumore ma nient'altro intorno. Altre nanoparticelle possono rilevare la contaminazione da mercurio nell'acqua; un giorno le particelle possono essere utilizzate nei filtri per rimuovere il metallo tossico.
Le grandi cose che cambiano la vita fatte di piccole cose sono ancora davanti a noi. Cose come batterie che possono durare mesi e alimentare auto elettriche, realizzate con nanofili costruiti da virus: Angela Belcher del MIT ci sta lavorando e il presidente Obama è così entusiasta della tecnologia che ha incontrato con lei. (Vedi “Ingegneri invisibili”.) Un laboratorio Hewlett-Packard, guidato dal visionario nanotecnologico Stan Williams, ha appena annunciato una partnership con Shell per sviluppare dispositivi ultrasensibili per rilevare l'olio; in linea di principio, possono registrare spostamenti su scala nanometrica della terra causati da movimenti nei campi petroliferi. Williams definisce il prodotto un "sistema nervoso centrale per la terra".
La prospettiva del mondo che cambia sostanzialmente a causa della nanotecnologia è ancora più sognante che reale, ma agli esperti le possibilità sembrano quasi infinite. Gli scienziati hanno creato nanostrutture che possono autoassemblarsi, nel senso che possono formarsi in oggetti più grandi con poca o nessuna direzione esterna. Un giorno questi piccoli oggetti potrebbero teoricamente trasformarsi in una macchina che produce più nanoparticelle. IBM utilizza già tecniche di autoassemblaggio per produrre isolamento nei chip dei computer. Un centro del MIT chiamato Institute for Soldier Nanotechnologies sta lavorando a un'armatura da battaglia indistruttibile in grado di reagire alle armi chimiche.
"Ovunque guardi", dice Whitesides, "vedi pezzi e tutti puntano in direzioni diverse."
Whitesides non sa esattamente come sia arrivato qui. Qui è Harvard, questo laboratorio, questa vita. Cresciuto in una piccola città del Kentucky, figlio di una casalinga e di un ingegnere chimico, se ne andò a scuola. Un giorno, un insegnante chiamò i suoi genitori e disse che gli sarebbe piaciuto parlare con loro del loro figlio. I loro cuori affondarono. "'Che cosa ha fatto il piccolo bastardo adesso?'" Whitesides ricorda la reazione dei suoi genitori.
L'insegnante disse: “Devi portare tuo figlio fuori di qui. Ho organizzato per lui di andare ad Andover. "
"Non avevo mai sentito parlare di Andover", dice ora Whitesides della scuola di preparazione d'élite del Massachusetts. “Non sapevo nemmeno cosa fosse. Non sapevo dove fosse la Nuova Inghilterra. "
E poi, in qualche modo, ha finito per frequentare Harvard. “Non ricordo nemmeno di aver fatto domanda qui. Ho appena ricevuto una lettera che mi ammetteva. Quindi suppongo di essere venuto qui per caso. ”
Ha continuato a fare un lavoro di laurea presso il California Institute of Technology. Nella sezione dei riconoscimenti della sua tesi di dottorato ha ringraziato il suo consulente, John D. Roberts, per "la sua direzione paziente e indiretta". La maggior parte degli studenti laureati apprezza la direzione di un mentore, dice Whitesides. “Nel mio caso, non mi ha diretto affatto. Non credo di averlo visto negli anni in cui ero lì, ma abbiamo avuto una bella relazione. "
Whitesides ha insegnato al MIT per quasi 20 anni prima di arrivare nel 1982 ad Harvard, dove è una rarità. È un capitalista praticante, per cominciare. Questo lo concentra sulle applicazioni del mondo reale, qualcosa che non tutti i suoi colleghi ammirano, secondo Mara Prentiss, un professore di fisica di Harvard che insegna con lui un corso di nanotecnologia. "George è molto ammirato da molte persone, ma non tutti apprezzano il suo stile", afferma. Ai bianchi non sembra importare. "Presumo che sia là fuori", dice di ogni animosità. Ma ha pochissimo tempo per coloro che pensano che apparire sulla CNN o avviare aziende sia gauche. Dice che possono "semplicemente prendere un ago da maglia e metterlo qui" - indica il naso - "e spingerlo".
Tom Tritton, presidente della Chemical Heritage Foundation, un'organizzazione di storia ed educazione a Filadelfia, afferma che se chiedi a qualcuno del settore di elencare i tre migliori chimici del mondo, Whitesides farà ogni elenco. "La vastità del suo intelletto è sorprendente", dice Tritton. Dopo aver ricevuto il premio più alto della fondazione, la Othmer Gold Medal, Whitesides ha trascorso la giornata con gli studenti delle scuole superiori in città. Tritton afferma che uno studente in seguito ha offerto questa osservazione: "Potrebbe essere uno scienziato, ma è davvero forte".
Al centro di quasi tutto ciò che Whitesides fa è una contraddizione: lavora in campi complessi di fisica, chimica, biologia e ingegneria, usando strumenti complessi - non molte persone hanno mai maneggiato un microscopio a forza atomica - eppure è ossessionato dalla semplicità. Chiedigli un esempio di semplicità e dirà "Google". Non significa che dovresti cercare su Google la parola "semplicità". Intende la home page di Google, il rettangolo di riserva sul campo bianco in cui milioni di persone digitare le parole per trovare informazioni su Internet. Whitesides è incantato da questa scatola.
"Ma come funziona?" Dice. Fa una pausa, prendendo fiato. Si sporge in avanti sulla sua sedia. I suoi occhi diventano grandi. La sua fronte si alza e con essa i suoi occhiali molto grandi. Questo è George Whitesides che si emoziona.
"Si inizia con il binario e il binario è la forma più semplice di aritmetica", dice del sistema di quelli e zeri utilizzati per programmare i computer. Quindi si avvia in un tour guidato estemporaneo di interruttori, transistor e circuiti integrati prima di tornare, infine, a Google, "che prende un'idea di tale incredibile complessità - organizzare tutte le informazioni dell'umanità - e le inserisce in questa piccola cosa, in una scatola."
L'idea alla base di Google - che riduce grandi quantità di conoscenze in un elegante pacchetto - è anche l'idea alla base della cosa che Whitesides ora tiene in mano, un cosiddetto laboratorio su un chip non più grande di un francobollo, che è progettato per diagnosticare una varietà di disturbi con quasi la precisione di un moderno laboratorio clinico.
È destinato agli operatori sanitari nelle parti remote delle nazioni in via di sviluppo. Metteranno una goccia del sangue o dell'urina di un paziente sul timbro; se il disturbo è uno dei 16 o giù di lì che il timbro può riconoscere, cambierà colore in base all'afflizione. Quindi l'operatore sanitario, o anche il paziente, può scattare una foto del timbro con un cellulare. L'immagine può essere inviata a un medico o un laboratorio; un giorno un programma per computer potrebbe consentire al cellulare stesso di fare una diagnosi provvisoria.
"Per curare la malattia devi prima sapere che cosa stai trattando, vale a dire la diagnostica, e poi devi fare qualcosa", dice Whitesides in un discorso standard sulla tecnologia. “Quindi il programma in cui siamo coinvolti è qualcosa che chiamiamo diagnostica per tutti, o diagnostica a costo zero. Come si forniscono informazioni clinicamente rilevanti il più vicino possibile al costo zero? Come si fa?"
Inizi con la carta, dice. È economico. È assorbente. Colora facilmente. Per trasformare la carta in uno strumento diagnostico, Whitesides la esegue attraverso una stampante per cera. La stampante fonde la cera sulla carta per creare canali con molecole di dimensioni nanometriche alle estremità. Queste molecole reagiscono con le sostanze presenti nei fluidi corporei. Il fluido "si distribuisce in questi vari pozzi o buchi e trasforma i colori", spiega Whitesides. Pensa al test di gravidanza. Un timbro che diventa blu in un angolo, ad esempio, potrebbe rivelare una diagnosi; un modello di altri colori ne diagnosticherebbe un altro. Il costo per produrre francobolli diagnostici è di 10 centesimi ciascuno e Whitesides spera di renderli ancora più economici. Quasi ogni cellulare avanzato con una fotocamera potrebbe essere programmato per elaborare un'immagine del timbro.
"Whitesides sta facendo questo brillante lavoro letteralmente usando la carta", ha detto Bill Gates due anni fa. "E, sai, è così economico ed è così semplice, che potrebbe effettivamente uscire e aiutare i pazienti in questo modo profondo." Economico e semplice: il piano di Whitesides esattamente. Ha formato un gruppo no profit, Diagnostics for All, per portare la tecnologia nei paesi in via di sviluppo. La Fondazione Bill & Melinda Gates sta investendo nella tecnologia per misurare la funzionalità epatica, un test necessario per garantire che potenti farmaci contro l'AIDS e la tubercolosi non danneggino uno degli organi più importanti del corpo. In questo momento, testare la funzionalità epatica in parti isolate del mondo è generalmente troppo costoso o troppo logisticamente difficile, o entrambi. Il timbro di Whitesides è inoltre in fase di sviluppo per individuare la causa di febbri di origine sconosciuta e identificare le infezioni. Un prototipo del timbro della funzione epatica è in fase di test in laboratorio e i primi risultati, afferma Whitesides, sono più che promettenti. Il chip inizierà a sottoporsi a test sul campo entro la fine dell'anno.
Passeggiando per un palcoscenico di Boston - un raro evento di lingua familiare - Whitesides, con il cappello da pescatore, espone la sua visione di come verrà usata l'invenzione, a volte in luoghi senza legge: “La mia visione dell'operatore sanitario del futuro non è un dottore, ma un diciottenne, altrimenti disoccupato, che ha due cose. Ha uno zaino pieno di questi test e una lancetta per prelevare di tanto in tanto un campione di sangue e un AK-47. E queste sono le cose che lo fanno superare ai suoi tempi. "
È una soluzione semplice per una situazione complicata, in un luogo lontano da Harvard, ma lavorare sul timbro del laboratorio è esattamente dove Whitesides vuole essere. "Quello che voglio fare è risolvere i problemi", dice, tornando al suo laboratorio, tenendo il suo laboratorio su un chip. “E se nano è il modo giusto di risolvere il problema, lo userò. Se qualcos'altro è il modo giusto, lo userò. Non sono un fanatico della nanotecnologia. In realtà non sono un fanatico di nulla. ”Tranne, cioè, per dare significato a cose che nessuno può nemmeno vedere. Il suo lavoro potrebbe spingere l'architettura incredibilmente piccola della nanotecnologia nell'architettura della vita quotidiana.
Michael Rosenwald ha scritto sulla ricerca di nuovi virus influenzali per il numero di gennaio 2006 di Smithsonian .
A scale molto ridotte, i materiali più comuni "risultano essere così alieni", afferma George Whitesides, con in mano un prototipo di chip diagnostico. (Paula Lerner / Aurora Photos) 
Frammenti di polimeri di alcune migliaia di nanometri avvolgono sfere di polimeri ancora più piccole. (Felice C. Frankel) 
I nanotubi di carbonio, mostrati in un modello generato dal computer, sono i materiali più forti e più rigidi mai creati, anche se gli atomi di carbonio dei tubi sono tenuti insieme dal tipo di legami chimici trovati nel piombo della matita. (Felice C. Frankel) 
Strane strutture in nanoscala chiamate "punti quantici" emettono luci colorate e non si sbiadiscono. Qui sono mostrati punti quantici che tingono le strutture nelle cellule. (Felice C. Frankel) 
Semplice ed economico è ciò che Whitesides vuole che siano le sue invenzioni di nanotecnologia. Questo laboratorio su un timbro di carta può essere utilizzato per testare la funzionalità epatica. (Paula Lerner / Aurora Photos) 
Nonostante l'apparente caos nel suo laboratorio, "siamo abituati a costruire strutture con precisione su scala nanometrica e a sapere dove si trova ogni atomo", afferma Whitesides, mostrato qui in piedi con lo scienziato dello sviluppo prodotto Patrick Beattie. "Questo è quello che facciamo per vivere." (Paula Lerner / Aurora Photos)
