martedì 15 gennaio 2019

La Chimica dei Supereroi #3: Iron Man

Nuovo episodio della rubrica dedicata alla scienza dei supereroi. Questa volta parleremo di un personaggio che viene confidenzialmente chiamato "testa di ferro". Partendo quindi dal ferro, passeremo a parlare degli elementi chimici che utilizza, ma soprattutto degli ultimi ritrovati della tecnologia.

Iron Man
Tony Stark è un industriale milionario che inventa e produce armi. Dopo essere caduto in un'imboscata in zona di guerra, a seguito dello scoppio di uno shrapnel, si ritrova con dei frammenti metallici diretti verso il cuore. Catturato da un signore della guerra, gli viene imposto di creare delle armi per lui, mentre gli viene impiantata una piastra magnetica per rallentare le schegge. Tony prende tempo fingendo di lavorare alle armi, mentre realizza un potente esoscheletro con cui fuggire dalla sua prigionia. Una volta tornato in America, Tony potenzia la sua armatura e diviene il supereroe Iron Man.

Elementi
Nel film Iron Man Tony Stark dice che la sua armatura è realizzata in una lega oro/titanio. L'oro è inossidabile (resistente agli agenti corrosivi), però è troppo tenero per un uso tecnologico, quindi viene utilizzato in lega. Anche le leghe di titanio resistono bene alla corrosione, inoltre sono resistenti come l’acciaio, ma leggere come l’alluminio, e offrono anche una certa elasticità. Perciò la combinazione di questi due elementi con altri metalli darebbe una lega con delle ottime caratteristiche.
L'alimentazione dell'armatura si basa su di un reattore Arc (la cui tecnologia però non è ben specificata) con una pila al palladio. Nel film Iron Man 2 questo elemento, che impedisce anche alla schegge metalliche di raggiungere il cuore di Tony, lo sta però avvelenando; così è costretto a cercarne un sostituto. Dato che nessun elemento esistente si rivela adatto, costruisce nel proprio laboratorio un piccolo acceleratore di particelle per crearne uno nuovo. Il fatto è che però qualsiasi nuovo elemento è instabile: oltre ad avere un'emivita di pochi millisecondi (o anche meno), sarebbe di certo radioattivo, il che non lo renderebbe una buona scelta. A meno che (ma è una teoria ancora in parte da dimostrare) non si ottenga un elemento che rientri nella cosiddetta "isola di stabilità": si tratta della possibilità teorica di avere elementi superpesanti stabili, grazie a un "numero magico" di protoni e neutroni (le particelle del nucleo atomico), cioè una loro combinazione numerica particolarmente favorevole. Bisogna poi aggiungere che si teorizza che esista un limite al sistema periodico: secondo il premio Nobel Richard Feynman, l'elemento più pesante che possa esistere è il 137 (ma ci sono anche altre opinioni in merito). A oggi siamo arrivati al 118, l'oganesson.

Nanotecnologie 
Nel film Avengers - Infinity War Tony Stark utilizza un nuovo modello di armatura basata sulle nanotecnologie. Con questo termine s’intendono elementi tecnologici le cui dimensioni sono dell’ordine del nanometro (un miliardesimo di metro), ovvero paragonabili a quelle atomiche, in cui divengono importanti gli effetti quantistici (proprietà ulteriori della materia). Questa armatura usa una tecnologia (attualmente solo ipotetica) chiamata "nebbia utile": un materiale intelligente polimorfo, consistente in una moltitudine di nanorobot disposti in un agglomerato informe. Questi sarebbero in grado di interagire tra loro per modificare la propria posizione all'interno della nube, dando all'agglomerato una forma differente ogni volta lo si richieda; l'interazione con un essere umano avverrebbe attraverso un software che comunica i comandi da eseguire. 
Attualmente le nanotecnologie lavorano in un'altra direzione, ovvero per mezzo di molecole: sono le macchine molecolari, sistemi che riproducono in piccolo operazioni complesse che nel mondo macroscopico sono effettuate da macchine, mentre qui da molecole. Sono già state progettate navette, ascensori, pinze e scatole molecolari. Con sistemi opportunamente progettati è possibile realizzare dei circuiti elettrici, simili a quelli che usiamo nella vita di tutti i giorni, per trasferire energia: si possono realizzare antenne con dei fotosensibilizzatori per raccogliere energia luminosa e convertirla in corrente elettrica (in poche parole dei pannelli fotovoltaici molecolari), e trasferirla poi attraverso un filo elettrico molecolare. Cosa che le piante fanno già da milioni di anni con la fotosintesi clorofilliana. Si possono anche progettare interruttori per accendere/spegnere a piacimento il circuito (attraverso una reazione chimica reversibile) oppure delle prolunghe con dei sistemi presa/spina (da innestare/disinnestare variando le condizioni dell'ambiente chimico). Notare che la spina può essere inserita solo se le dimensioni con la presa sono compatibili, esattamente come avviene nel mondo macroscopico.


Se vi piace sentire raccontare della Chimica in maniera anticonvenzionale, potete leggere il mio libro Sistema Periodico - Autobiografia Elementare di un Chimico, dove sono presenti i racconti Oro e Palladio, e che si chiude col racconto Oganesson; potete trovarlo cliccando qui.

28 commenti:

  1. Insomma, non è fattibile. Peccato che non sei un nipponofilo, mi incuriosirebbe questo tipo di approccio applicato ai mecha degli anime (tipo Goldrake o Daitarn 3) o ai supereroi giapponesi come Hurricane Polimar (la cui trasformazione si basa sui polimeri) o Ultraman :-D

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    1. Se ti riferisci alla nanoarmatura di Infinity War non è che non sia fattibile, non lo è allo stato dell'arte attuale. In futuro chissà...

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  2. Articolo come al solito interessantissimo :) Insomma non siamo ancora arrivati alle nanomacchine (o naniti come le chiamavano in Star Trek)

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    1. No no, ci siamo alle nanomacchine, da diversi anni! Quella qui sopra è una nanomacchina! Ma del resto lo sono anche gli enzimi. Quello a cui invece non siamo arrivati sono i nanobot.

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    2. però siamo arrivati hai nanocircuiti dove si possono vedere al microscopio

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    3. Già. Eppure continuiamo ad avere individui che non padroneggiano le basilari regole grammaticali della nostra lingua.

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  3. Caro mio mi hai fatto ripetere un po' di chimica 😀 Iron men e un personaggio fb io che mi piace molto😉

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    1. Dopo il film con Robert Downey Jr. credo sia diventato il supereroe preferito da tutti... 😁

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    1. Temo di non aver capito... Scrivevi dal cellulare?

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  5. MOlto interessanti queste nanotecnologie. Pazzesche queste specie di pannelli fotovoltaici molecolari! POtrebbero rappresentare una parziale soluzione al problema energetico?
    Tornano a Tony Stark...ma perché non può togliersi le schegge? (Non seguo molto i supereroi per cui forse la risposta è già stata data ampiamente nei fumetti o film, ma la ignoro).

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    1. Temo di no, per il problema energetico. Siamo nel campo del nano, quindi stiamo parlando di piccole quantità di energia. Se li mettessimo un array, potremmo avere l'alimentazione per una batteria fotovoltaica, ma di certo non basterebbe per cose molto grandi, come un automobile. Lo scopo è diverso: potrebbero per esempio venire utilizzate per alimentare un microelettrodo inserito all'interno di un tessuto corporeo, per diagnostica o per alimentare elementi bionici in tessuti danneggiati. Poi non tutte le nanomacchine hanno quello scopo: alcune possono veicolare farmaci in maniera più sicura, altre servono come spazzini di sostanze indesiderate... E' un mondo grandissimo, per quanto apparentemente piccolo sia. Come diceva Feynman: "C'è un sacco di spazio laggiù in fondo". 😃
      Per quanto riguarda Tony Stark, non si fa rimuovere le schegge perché è un intervento delicato. Poi, nei fumetti non so, ma nel film Iron Man 3 alla fine se li fa rimuovere.

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  6. Ecco, Iron Man è forse quello che la spara meno grossa sotto il punto di vista chimico e tecnologico; certo, la nanotecnologia di cui si vanta non è ancora del tutto reale ma, come tu stesso hai scritto in un commento precedente, in un futuro lontano potrebbe diventare reale e quotidiana :D Quel che mi manda in pappa il cervello è il dispositivo che ha per evitare le schegge nel cuore ma è ovvio che, in quanto personaggio di fumetti, ci deve sempre essere la componente "super" ;D
    P.s. nessun mio prof ha mai parlato dell'isola di stabilità o.O Non la conoscevo minimamente!

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    1. Sostanzialmente quel dispositivo non sarebbe altro che un elettromagnete alimentato da una pila al palladio.

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    2. Appunto! Perchè hanno scelto proprio questo dispositivo e non qualcosa di diverso tipo, che ne so, una mega calamita o la sostituzione del cuore con un cuore artificiale ecc...
      insomma, non capisco perchè abbiano voluto usare proprio questa escamotage per rendere intrigante e "super" Iron Man.
      Quanto meno, a differenza di altri, non hanno sparato grosse castronerie in merito al resto.

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    3. Nei fumetti degli anni Sessanta, l'armatura di Iron Man era alimentata a transistor. Inizialmente si ricaricava attraverso l'energia cinetica presa dai pattini a rotelle che aveva sotto i calzari. Fai un po' te...

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    4. Ahh, non sapevo di questo passato a transistor :D Non ho mai letto nè visto i fumetti anni '60.

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  7. Ciao, molto interessante l’argomento anche perché iron man è il mio super eroe preferito è anch’io voglio costruire l’armaturq pura sapendo che è una cosa impossibile. Io voglio fare il reattore arc come un generatore di idrogeno a cui posso collegare i raggi propulsori per creare L’esplosione generata dal gas Brown. Qualche consiglio??
    Forse sarà anche una scocchezza però il detto è “provare per credere”😂
    💪🏻💪🏻😉

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    1. Ho capito, è l'Iron Man dell'Aiazzone...

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    2. Che la combustione dell'idrogeno produce meno energia dell'energia necessaria a produrre elettochimicamente idrogeno.

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  8. Ho appena letto un articolo che sembra spiegare in modo dettagliato come potrebbe potenzialmente funzionare il reattore arc e anche quello più piccolo che usa iron man, ti lascio il link, potresti farmi il favore di dirmi se sia veritiero quanto scritto in questo articolo? Grazie in anticipo ☺️
    https://it.quora.com/Qual-è-la-teoria-o-il-concetto-alla-base-del-Reattore-Arc-in-Miniatura-costruito-da-Tony-Stark-Come-potrebbe-funzionare

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    1. Non sono un ingegnere, nè un fisico nucleare, ma un insegnante di scienze con una laurea in Chimica, quindi non sono argomenti a me familiari.
      Detto questo, l'articolo mi sembra ben realizzato e soprattutto parte dalla premessa corretta: che di molte cose si tratti di fantascienza, in particolare la miniaturizzazione del reattore e la produzione di energia elettrica anziché termica.
      Le reazioni di decadimento del palladio possono essere corrette in teoria, ma non è detto lo siano nella realtà (anche Asimov in suo racconto aveva fatto qualcosa di simile), comunque almeno sembrano ragionamenti plausibili.
      Il difetto principale probabilmente è la quantità di energia che verrebbe effettivamente prodotta (cioè il continuo ricambio della pila).

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    2. Va bene, ti ringrazio per la considerazione sono argomenti molto interessanti a mio avviso

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    3. Comunque mi sono informato un po su internet e a quanto pare il palladio è usato per molte cose ma non per la produzione di armi come nel primo film di iron man, secondo te come mai la marvel ha fatto questa “associazione” ? Non mi risulta possa essere usato anche solo come esplosivo.. cosa ne pensi?

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    4. In realtà le armi Stark non sono certo in palladio, perché costerebbero troppo, ma piuttosto hanno dei componenti in questo metallo. Il motivo potrebbe essere ricercato nel fatto che è un metallo nobile, quindi ha caratteristiche tecnologicamente interessanti.
      Per esempio nei PC ci sono alcuni grammi di oro, perché è necessario nelle componentistiche, ma realizzare tutto il computer in oro non avrebbe senso.
      Il palladio è più utilizzato come catalizzatore, omogeneo nella reazione di Suzuki-Miyaura, eterogeneo nell'idrogenazione catalitica delle olefine.

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  9. Ho una domanda un po bizzarra da farti ma è una cosa che mi domando da un po ��
    Immagino che tu abbia presente chi è doctor strange.. ecco mi sono sempre chiesto, ma se lui facesse uno dei suoi portali del teletrasporto dalla terra fino in mezzo allo spazio, tecnicamente tutta l’aria della terra andrebbe “persa” giusto? Per la legge della compensazione dei gas (non sono sicuro sia il nome giusto ma penso tu abbia capito)

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    1. In effetti all'ultima riunione io, Reed Richards, Hank Pym e Cap glielo abbiamo detto a chiare lettere: "Mi raccomando, Stephen, con quei portali. Aprili dove vuoi, ma non nello spazio."
      Bisogna essere diretti con questi stregoni supremi, sai mai che casini ti piantano.

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