Scienza e fede, così è nato il nanolibro di Papa Francesco che volerà nello spazio

La preghiera che papa Francesco pronunciò il 27 marzo 2020 in una piazza San Pietro deserta per la pandemia è diventata un nanolibro, che il 10 giugno 2023 decollerà per andare nello spazio

ROMA – All’inizio fu micro, poi è diventato nano grazie allo slancio di una tecnologia che si è messa, per una volta, al servizio della fede. Parliamo di Papa Francesco e della preghiera della Statio Orbis, racchiusa in un nanolibro realizzato dal Cnr e prossimo a volare nello Spazio, con un satellite cubesat che decollerà il 10 giugno 2023 dalla California. La Statio Orbis venne pronunciata il 27 marzo del 2020, in piena pandemia, in una piazza San Pietro deserta e sotto la pioggia: un momento cupo per l’umanità, su cui il Pontefice ha gettato luce con parole di speranza. Un libro in miniatura che contiene la preghiera è stato depositato alla banca dei semi alle isole Svalbard, un gesto simbolico che adesso fa un passo avanti grazie alla realizzazione del nanolibro destinato ad orbitare intorno alla Terra. Un quadratino in silicio e rivestito d’oro, di 2 millimetri di lato e qualche decimo di millimetro di spessore è stato messo a punto dai ricercatori italiani. Ne abbiamo parlato con Andrea Notargiacomo, ricercatore presso l’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Cnr.

“Il nanolibro è nei fatti una superficie lucidata di silicio, di colore scuro, sulla quale sono stati realizzati dei fori, delle incisioni. Non con delle punte, ma con dei processi usati in genere per micro e nanoelettronica. Si usano processi molto complessi che permettono di partire da un design, da un disegno riportato inizialmente dal calcolatore- perché tutti i processi utilizzano apparecchiature, niente è manuale. Il contenuto che emerge se si andasse a fare una visualizzazione della superficie del libro fondamentalmente è quello di 9 Celle, 9 zone da mezzo millimetro di lato, 8 delle quali contengono una sequenza di fori estremamente piccoli che abbiamo chiamato nanofori (sono dei forellini di dimensioni di circa un millesimo del diametro di un capello). Per dare un’idea della dimensione degli oggetti più piccoli presenti sulla superficie- spiega Notargiacomo-, siamo intorno ai 100-130 nanometri. Un nanometro è un miliardesimo di metro. Per rendere la percezione più semplice ci riferiamo a un capello, che ha lo spessore di circa un decimo di millimetro, quindi siamo a un millesimo del diametro di un capello: vuol dire che sulla superficie di un capello potremmo, nel suo spessore, scrivere tra i 1000 e i 1005 puntini e sono quelli realizzati sul libro”.

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“Il resto della superficie del libro ha un’altra cella in cui sono stati riportati gli elementi grafici. C’è il simbolo del Papa: è questa una cosa che abbiamo voluto inserire perché ci dà l’idea della potenzialità di recuperare l’informazione che abbiamo trascritto sul nano libro, cioè correlare la sequenza di fori e di spazi vuoti, come se fosse una scrittura Braille, nel senso di scrittura codificata. Nel nostro caso c’è tutta una sequenza di zone planari e di zone forate. Questa specie di scheda perforata nanometrica può essere riletta con tecniche di microscopia ad alta risoluzione. Tramite questa specie di chiave di codifica che abbiamo inserito è possibile recuperare tutta l’informazione. Abbiamo riportato alcuni caratteri dell’alfabeto, in particolare il titolo del libro, e li abbiamo riprodotti in termini di nanofori e in termini di elementi di linguaggio binario, cioè in sequenze di zero e di uno. Perché in effetti i nanofori che noi abbiamo realizzato sono in corrispondenza con gli uno del linguaggio binario e in corrispondenza di ogni 0 abbiamo la superficie planare. Questa è stata strategia di riproduzione delle informazioni sul nanolibro”.

I ricercatori hanno anche incontrato Papa Francesco, durante un’udienza. “È stato un momento veramente emozionante. Eravamo noi in prima persona che abbiamo contribuito a realizzare questa iniziativa. Non c’è solo il nanolibro, ma anche il piccolo satellite delle dimensioni di 10 x 10 x 30 cm che per me che non faccio satelliti sembra una cosa veramente straordinaria, e per loro era straordinario quello che avevamo fatto noi come CNR, e devo dire che l’incontro di tutti noi col Santo Padre è stata un’emozione. È stato il riconoscimento finale di qualcosa che già mentre lo stavamo portando avanti ci sembrava una iniziativa di grande valore, perché non era semplicemente realizzare qualcosa a livello pratico sulla superficie di un pezzettino di silicio, ma era il significato che c’è dietro questo oggetto di 2 mm, una briciola che ha dentro qualcosa di più perché ha un messaggio che potenzialmente può essere recuperato, ha un significato intrinseco. Non c’è solo la difficoltà tecnologica di realizzare una cosa importante, c’è stata veramente la consapevolezza di fare qualcosa di più e avere il Papa vicino a noi a vedere quello che abbiamo realizzato è stata una grande emozione”.

Comunemente, per cosa viene usata la tecnologia per la nanofabbricazione? “Le tecnologie sono varie e disparate. Sono chiamate tecnologie litografiche, ovvero quelle che si utilizzano per realizzare strutture sui materiali, ma non pensate banalmente a uno scalpello: si utilizzano strati di polimeri che possono essere sensibili alla luce ultravioletta, o agli elettroni, e ci sono dei macchinari che portano dei fasci di elettroni o luce ultravioletta sui substrati, quindi con opportune maschere e processi ripetuti, si possono ottenere strutture di grandi dimensioni di centimetri, fino ai millimetri, fino ai micron e poi fino ai nanometri. Combinando tutte queste strumentazioni e tanti processi che servono poi a depositare metalli o altri tipi di materiali, noi realizziamo dispositivi. Qualche esempio? Dispositivi elettronici che possono essere utilizzati come sensori di luce. Pensiamo a un dosimetro per la radiazione ultravioletta che noi potremmo indossare sul nostro corpo e con cui misurare quanto ci esponiamo al sole; possono anche essere sensori usati in ambito biomedico, per esempio si possono realizzare i sensori del covid; ancora, dispositivi per l’utilizzo in fotonica, ovvero trasmissione dell’informazione tramite luce, piuttosto che tramite l’elettronica. Spaziamo come Istituto su ambiti veramente disparati, oggi la multidisciplinarietà nell’ambito scientifico è molto importante e può dare molto, può essere molto importante nel produrre qualcosa di nuovo. Il fatto di avere già competenza nelle nanotecnologie è stato l’elemento che ci ha fatto poi rafforzare il contatto con il Monsignor Ruiz per portare avanti le attività del nanolibro”.
La missione che porterà il nanolibro in orbita si chiama Spei satelles ed è stato promossa dalla Santa Sede, con il supporto dell’Agenzia spaziale italiana (Asi).