Nella scala nanometrica le proprietà delle sostanze e i fenomeni che si verificano dalla loro interazione con le radiazioni e la materia sono così peculiari che l’applicazione delle conoscenze scientifiche e delle tecnologie hanno richiesto quasi sempre nuovi studi e valutazioni, come se si trattasse di un’altra realtà, da indagare ex novo.

Nascono così le nanotecnologie e tutte le nanoscienze, tra cui la nanometrologia. Il problema delle misure nella scala nano è particolarmente pressante e può essere inquadrato nella problematica più generale di standardizzazione, ossia nella necessità di uniformare il linguaggio, le specifiche tecniche, i metodi di analisi, i criteri di scelta e l’utilizzo di materiali di riferimento.

Le necessità di misure per questo settore sono estremamente diversificate (dimensioni, forma, volume, densità, massa, area superficiale, porosità, composizione chimica e speciazione, individuazione di gruppi funzionali, studio delle superfici, carica superficiale, stato di agglomerazione/aggregazione, reattività, tossicità) e sono connesse alla produzione di materiali nanometrici e applicazione di nanotecnologie, alle attività di monitoraggio ambientale e di valutazione dell’esposizione negli ambienti di vita e di lavoro, alla sicurezza alimentare, alla conduzione di studi e ricerche di tossicologia, eziologia ed epidemiologia.

Tecniche come quelle ToF-SIMS e XPS permettono di ottenere informazioni circa la regione più esterna di un solido a profondità medie di esplorazione che vanno dai 5 ai 10 nm. Queste tecniche di indagine sono fra loro complementari in quanto l’XPS è capace di fornire informazioni quantitative mentre la tecnica ToF-SIMS permette di ottenere informazioni sulla natura molecolare delle specie presenti in superficie.

Molto interessante ricordare i loro campi di applicazione come la preparazione e la caratterizzazione di superfici solide funzionalizzate con strati di spessore nanometrico, la caratterizzazione delle modifiche superficiali di metalli, ossidi e polimeri mediante adesione di nanoparticelle, l’analisi di materiali per applicazioni biomediche, la preparazione e la caratterizzazione di materiali ibridi organici/inorganici nanostrurati e la deposizione e la caratterizzazione di strati sottili di ossidi, metalli e polimeri per applicazioni nel campo delle energie alternative. Ma servono solo le tecniche ToF-SIMS e XPS oppure è necessario avere altro per avere una completa nanometrologia?