Nanoanalisi è una parola dal suono fantasioso che significa semplicemente guardare qualcosa su scala nanometrica. Si potrebbe chiamare “macroanalisi” guardare fuori da una finestra, perché implica l’analisi di una scena alla macroscala. La nanoanalisi viene condotta utilizzando un numero qualsiasi di tecnologie in grado di risolvere le immagini su scala nanometrica: microscopi a effetto tunnel (STM), microscopi a forza atomica (AFM), microscopi a scansione a sonda (SPM), microscopi elettronici a trasmissione (TEM), microscopi a emissione di campo (FEM) , e per la massima risoluzione, cristallografia a raggi X.
La nanoanalisi è davvero decollata con l’invenzione della cristallografia a raggi X nel 1914. La prima sostanza chimica la cui struttura atomica è stata visualizzata è stata il sale da cucina, NaCl. La cristallografia a raggi X non produce un’immagine esatta dell’oggetto sotto la nanoanalisi, ma riflette i raggi X (che hanno lunghezze d’onda minuscole) da un cristallo e viene registrato un modello di diffrazione, simile a quello che si vede quando qualcuno tiene in mano un cristallo alla luce e osserva come la luce viene riflessa. Mentre il cristallo viene ruotato lentamente, il modello di diffrazione continua a essere registrato e, utilizzando sofisticate tecniche matematiche, l’investigatore può estrapolare la struttura atomica del cristallo.
La nanoanalisi è stata utilizzata per una varietà di scopi da quando è stata scoperta per la prima volta. La cristallografia a raggi X è stata utilizzata per visualizzare la struttura di centinaia di migliaia di composti, dai più semplici cristalli monoatomici alle proteine complesse. I dati della cristallografia a raggi X sono stati utilizzati da Watson e Crick per formulare la loro ipotesi sulla struttura a doppia elica del DNA nel 1953.
La nanoanalisi può essere impegnativa perché molte tecniche di imaging su nanoscala sono così sensibili che il campione deve essere atomicamente perfetto affinché l’immagine esca bene. Pertanto, la parte più difficile dell’imaging di un campione è trovarne uno buono.
La nanoanalisi è stata utilizzata per mostrare come la struttura su nanoscala di un materiale può alterare le sue proprietà su macroscala. Ad esempio, alcuni materiali con strutture ripetitive su nanoscala, chiamati metamateriali, hanno proprietà ottiche o elettriche insolite. La madreperla, che si trova nelle ostriche, e alcuni tipi di ali di farfalla hanno un bell’aspetto traslucido a causa delle regolarità nella loro struttura su nanoscala. Senza la nanoanalisi, non sapremmo mai il meccanismo alla base di tutto questo.