Nanotecnologia

I 10 migliori titoli di nanotecnologia

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La rivoluzione della nanotecnologia in corso

Lontano dall’essere solo fantascienza, la nanotecnologia è già ovunque intorno a noi. Questo è iniziato soprattutto con l’industria dei semiconduttori, che ha dovuto spostarsi progressivamente verso la scala nanometrica (un milionesimo di metro) per continuare ad aumentare la densità dei transistor nei chip dei computer.

I progressi nella produzione su scala nanometrica stanno ora consentendo l’ingresso della nanotecnologia in numerosi altri settori, dalla farmaceutica ai tessuti e all’energia.

Nanowonders

La nanotecnologia promette anche di creare numerosi materiali meravigliosi, tra cui grafene, borofene, nanotubi e altri materiali in grado di superare acciaio, cemento o persino titanio in tutti gli aspetti: più leggeri, meccanicamente più resistenti, più resistenti a sollecitazioni, calore e freddo.

Di solito caratterizzati da forme piatte/2D uniche, questi materiali potrebbero persino essere superconduttori a temperatura ambiente.

Di conseguenza, questi materiali meravigliosi hanno proprietà uniche che potrebbero rendere possibili concetti di fantascienza reale, come ascensori spaziali, propulsori di massa, treni hyperloop, auto volanti, impianti bionici, IA a livello umano, ecc.

Abbiamo discusso più in dettaglio alcuni di questi materiali e le ultime notizie a riguardo nei seguenti articoli:

Industrie impattate dalla nanotecnologia

Come accennato in precedenza, le industrie che attualmente utilizzano la nanotecnologia su base continua sono per lo più l’industria dei semiconduttori.

Ecco alcuni degli altri settori che la stanno adottando rapidamente:

  • Medicina e farmaceutica.
  • Batterie.
  • Energia verde: pannelli solari, generazione di idrogeno, desalinizzazione, ecc.
  • Aerospaziale.
  • Costruzione.
  • Tessuti.
  • Trasporto e automotive.
  • Produzione alimentare e agricoltura.
  • Chimica.

Forse sarebbe più veloce fare una lista dei settori non che integrano la nanotecnologia nei loro processi…

Puoi anche vedere una “visione d’uccello” dell’adozione della nanotecnologia in vari settori e esempi in questa pubblicazione scientifica del 2023 intitolata “Nanotecnologia: una rivoluzione nell’industria moderna”.

I 10 migliori aziende di nanotecnologia

Questa lista mira a coprire la maggior parte delle applicazioni e innovazioni della nanotecnologia piuttosto che solo le più grandi aziende di nanotecnologia, che tendono a essere tutte nell’industria dei semiconduttori.

1. Applied Materials

(AMAT )

Applied Materials offre una moltitudine di prodotti a supporto della produzione di semiconduttori. La maggior parte sarà difficile da comprendere appieno per i non ingegneri, come “Film di barriera metallica e ossido”, “Film a cambiamento di colore e olografici” o “Strati metallici modellati in camera”.

Ciò lo rende un fornitore centrale per “praticamente chiunque fabbrichi un microchip”.

E quindi anche una parte integrante del boom dell’IA.

Il modello di business è anche molto stabile, con oltre il 60 % dei ricavi provenienti da abbonamenti come rinnovo automatico delle attrezzature, servizi di manutenzione, vendite di consumabili, ecc. In media, questi contratti durano 2,6 anni e vengono rinnovati in più del 90 % dei casi.

Questo ha portato l’azienda a registrare 15 trimestri consecutivi di crescita anno su anno alla fine del 2022.

L’azienda ha aumentato costantemente la distribuzione dei dividendi, anche se il più rapido aumento del prezzo delle azioni ha ridotto il rendimento da dividendo. Dal 2012, l’azienda ha anche riacquistato circa un quarto delle proprie azioni in circolazione.

Praticamente ogni macchinario di Applied Materials opera a livello nanometrico, a volte manipolando wafer di silicio e altri elementi a livello atomico.

Questa competenza può essere estesa oltre la produzione di chip, con Applied Materials già attiva in altri settori come solare, display/schermi, e sistemi di rivestimento roll-to-roll utilizzati per imballaggi, anti-contraffazione, sicurezza ed elettronica flessibile.

2. IBM

(IBM )

Una delle aziende chiave nella creazione dell’era informatica moderna, International Business Machines, o IBM, ha sperimentato la nanotecnologia fin dagli anni ’80. In particolare, è stata responsabile della prima tecnica replicabile per manipolare singoli atomi su una superficie con controllo.

Gli attuali risultati di IBM nella nanotecnologia sono per lo più focalizzati sui semiconduttori e il computing, il nucleo del suo business, grazie al suo modello Albany Nanotech Center. Questo include:

È facile ignorare IBM quando si osservano i giganti tecnologici perché è per lo più sullo sfondo, limitandosi alla sua competenza principale di B2B (Business to Business). Tuttavia, questo è in realtà un punto di forza per IBM, con partnership riguardanti il computing e la nanotecnologia al di là dell’industria dei computer.

Ad esempio, la maggior parte delle più grandi aziende farmaceutiche ha una o più partnership con IBM riguardo al cloud computing, al quantum computing, all’implementazione di blockchain, ERP, IA, ecc.

Lo stesso vale per quasi tutti i settori, dalla difesa alla finanza o alla produzione e ai beni di consumo.

3. 3M

(MMM )

3M è una grande azienda chimica e di materiali specializzata in prodotti ad alte prestazioni, con una gamma molto ampia di applicazioni per i suoi 60.000 diversi prodotti.

Ciò copre quasi tutti i processi industriali e ogni settore, spaziando da applicazioni così diverse come adesivi, materiali porosi, lavorazione delle radiazioni, lavorazione dei polimeri, stampa 3D, ceramiche, ecc.

Fonte: 3M

L’azienda è anche un gigante nella proprietà intellettuale, con 120.383 brevetti e oltre 3.500 brevetti aggiuntivi ogni anno, con laboratori in 50 paesi e 1,9 miliardi di dollari in R&D.

Un segmento in cui 3M è meno attiva è quello sanitario, dal momento che lo spin‑off di Solventum nell’aprile 2024, in cui mantiene solo il 19,9 % di proprietà. Puoi leggere di più su Solventum come azienda indipendente in questa presentazione.

Grazie all’expertise in scienza dei materiali, nanotecnologia e chimica, 3M è ben posizionata per costruire innovazione nanotecnologica su larga scala e commercializzarla attraverso la sua estesa rete di vendita. E è stata riconosciuta come leader nella nanotecnologia da più di un decennio.

4. BASF (BASFY)

Un gigante dell’industria chimica, BASF impiega oltre 110.000 persone in 11 divisioni raggruppate in 6 segmenti: Chimica, Materiali, Soluzioni industriali, Tecnologie di superficie, Nutrizione & Cura e Soluzioni agricole.

Oltre il 20 % dell’attività proviene da chimica e plastica e oltre il 20 % dal trasporto. Ha anche una forte presenza nell’agricoltura e nei beni di consumo.

Fonte: BASF

L’azienda investe massicciamente in R&D, con una spesa annua di oltre 2 miliardi di dollari, distribuita su molti settori, ma con un forte focus sulla crescita del settore agricolo (pesticidi, erbicidi e trattamento dei semi).

Fonte: BASF

L’expertise in plastica e altre produzioni chimiche si estende alla scala nanometrica, in particolare con una posizione di leadership nei rivestimenti superficiali nanoparticolati, materiali porosi e polimeri.

Ciò offre all’azienda spazio per espandersi in nuovi settori. Ad esempio, ha recentemente iniziato a fornire materiali attivi per catodi a Nanotech Energy per le sue celle a batteria al litio‑ione.

“La nostra partnership con Nanotech, ABTC e TODA segna un passo importante per il business globale di riciclo batterie di BASF. Ora, stiamo creando il primo sistema a ciclo chiuso in Nord America. Questo consente a BASF e Nanotech di produrre batterie al litio‑ione con contenuto riciclato localmente.”

Daniel Schönfelder, Vicepresidente Senior dei Metalli di Base per Batterie e Riciclaggio presso BASF

4. CATL (300750.SZ)

CATL è il leader globale nella produzione di batterie, producendo più della metà del volume totale di batterie a livello mondiale. L’azienda è presente in ogni fase della catena di fornitura della produzione di batterie ed è leader nella tecnologia delle batterie.

Ciò è vero per le batterie al litio‑ione, dove l’azienda è da tempo leader consolidato. CATL ha anche annunciato progressi impressionanti su diversi altri tipi di batterie :

Fonte: CATL

Queste prestazioni impressionanti delle batterie sono possibili solo grazie a una comprensione della chimica delle batterie fino al livello atomico. Comprendendo come gli atomi del catodo e dell’anodo della batteria si comportano, l’azienda può creare nuovi design ottimizzati per il flusso di elettroni e la massima densità energetica possibile.

CATL ha anche investito 3,25 miliardi in capacità di riciclo di batterie in Cina. CATL ha raggiunto un notevole tasso di recupero del 99,6 % per nichel, cobalto, manganese e 91 % per litio. Questo è anch’esso dovuto a nanotecnologie avanzate e a una profonda comprensione della chimica del litio, rame, cobalto, ecc.

Grazie alla sua scala, al focus e ai risultati di R&D, CATL è probabilmente in prima linea nell’innovazione, nella produzione e nel riciclo delle batterie. Questo la rende un partner chiave per i produttori di veicoli elettrici, inclusi Tesla, NIO, Ford, Stellantis, ecc.

5. ThermoFisher

(TMO )

ThermoFisher è leader in strumenti di laboratorio e strumenti analitici per l’industria chimica e biotecnologica, con 125.000 dipendenti. Questo la rende anche un partner importante per la produzione su scala di trattamenti medici avanzati e altri prodotti biotecnologici.

Fonte: ThermoFisher

Dai metodi relativamente grezzi, la biotecnologia ora opera completamente a scala nanometrica (DNA, RNA, proteine), con il confine tra biotecnologia e nanotecnologia sempre più sfocato.

Ad esempio, metodi come cromatografia, spettrometria di massa o microscopia elettronica si basano tutti su nanotecnologie avanzate per analizzare o purificare campioni fino al livello molecolare.

E queste macchine, a loro volta, utilizzano componenti su scala nanometrica come membrane nanopore, nanotubi, ecc.

Con ogni nuovo caso d’uso, terapia o materiale miracoloso scoperto, cresce la domanda per le macchine ThermoFisher.

Ciò mette ThermoFisher in una buona posizione per crescere insieme all’industria della nanotecnologia e della biotecnologia.

6. Graphene Manufacturing Group (GMG)

Il grafene è uno strato nanometrico 2D di atomi di carbonio con proprietà eccezionali di conduttività, resistenza fisica (100 volte quella dell’acciaio), conduttività termica, ecc. La scoperta del grafene è stata premiata con il Nobel nel 2010.

Il grafene è attualmente utilizzato per una varietà di applicazioni, per lo più come rivestimento su altri materiali o come lubrificante. I suoi principali vantaggi sono la superiore resistenza alla corrosione e ai prodotti chimici e l’alta conduttività termica.

Fonte: GMG

Ma alcune ulteriori applicazioni potrebbero includere la creazione di semiconduttori al grafene (vedi “Semiconduttori al grafene – Sono finalmente arrivati?”), o persino superconduttori a temperatura ambiente. Il rivestimento al grafene potrebbe anche trovare impiego in batterie e per tecnologie di recipienti a pressione di idrogeno.

Fonte: GMG

GMG produce il suo grafene da metano + idrogeno, a differenza della maggior parte dei concorrenti, che lo producono da depositi naturali di grafite. Questo consente una maggiore purezza, più scalabilità e produzione a basso costo.

L’azienda ha lanciato il suo primo impianto di produzione in Australia nel 2023, con una capacità fino a 1 milione di litri di produzione di rivestimenti per scambiatori di calore all’anno.

Il prossimo passo per l’azienda sarà la sua tecnologia di batterie basata su ioni di alluminio al grafene, con una densità di 290 Wh/kg, 60 volte più veloce nella ricarica rispetto alle batterie al litio‑ione, 3 volte la durata della batteria e un profilo di rischio incendio migliore.

Fonte: GMG

7. Oxford Nanopore Technologies plc (ONT.L)

Oxford Nanopore utilizza una tecnologia unica di sequenziamento genomico basata su flow cell. Questo consente al DNA di essere “letto” quando attraversa i nanopori, non tramite metodi chimici ma direttamente misurando una corrente elettrica. In questo modo, è la prima volta che un computer può leggere una sequenza genetica (DNA & RNA) in tempo reale.

Un altro vantaggio unico della tecnologia dell’azienda è che può leggere sequenze genetiche più lunghe rispetto ai metodi di sequenziamento convenzionali. Sequenze lunghe e lettura in tempo reale possono aiutare a ottenere risultati migliori e più rapidi, importanti per l’analisi del cancro o per malattie infettive come i batteri resistenti agli antibiotici.

Infine, la misurazione elettrica consente sequenziatori più piccoli e più portatili, un miglioramento rispetto alle macchine massicce usate finora. Questo permette all’azienda di produrre una vasta gamma di sequenziatori, inclusi modelli più lenti, più piccoli e molto più economici, a partire da 1.000 $. Questo potrebbe espandere radicalmente il mercato del sequenziamento, rendendo possibile il sequenziamento mobile o a basso costo, prima non disponibile.

A causa della sua tecnologia radicalmente nuova, non è chiaro dove Oxford si collocherà in un ecosistema di sequenziamento genomico più maturo.

Potrebbe sostituire completamente la tecnologia dominante di lettura chimica/ottica dei genomi di Illumina e Pacific Biosciences. Oppure potrebbe diventare un’applicazione di nicchia di successo per sequenziamenti a basso volume o mobili, o per sequenziamenti che richiedono una lettura ad alta precisione di lunghe sequenze genetiche.

Puoi decidere tu stesso lo scenario più probabile per il mercato del sequenziamento genetico con il nostro articolo “5 migliori aziende di sequenziamento genomico”.

L’azienda prevede anche di espandersi nella lettura di proteine, modifiche post‑traslazionali di proteine o piccole molecole, e altre misurazioni al limite delle scienze della vita.

8. Nano Dimension

(NNDM )

La maggior parte delle aziende di produzione additiva si concentra su metallo e plastica, con un occhio a parti meccaniche complesse. Nano Dimension, invece, si concentra su elettronica stampata in 3D. Questo include tecnologie molto specializzate come inchiostri conduttivi o dielettrici e ceramiche.

Questa è una delle possibili applicazioni della stampa 3D su scala nanometrica, di cui abbiamo discusso più a fondo in “La stampa 3D su scala nanometrica sembra pronta per la commercializzazione”.

Ad esempio, queste tecnologie possono essere utilizzate per costruire componenti ottici o radio. L’azienda afferma di poter ridurre l’impronta ecologica della produzione, con una riduzione del 94 % delle emissioni di CO₂, del 100 % dell’acqua, del 98 % dei materiali e dell’82 % dei prodotti chimici.

Nano Dimension è attiva nei settori aerospaziale, elettronica automobilistica e altri.  L’azienda ha aumentato i ricavi del 258 % CAGR dal 2020, ovvero una crescita 12‑volte. Parte di questa crescita è stata guidata da una serie di acquisizioni dal 2021, che hanno portato più tecnologie di stampa 3D elettronica sotto lo stesso tetto.

Recentemente, l’azienda è stata al centro di una battaglia per il controllo tra la gestione attuale e la società di gestione patrimoniale Murchinson.

La direzione sostiene che Murchinson intende acquisire l’azienda a prezzo scontato e liquidarla per “liquidare i suoi asset di liquidità”.

Da allora, la disputa è ancora in corso. L’azienda ha migliorato i flussi di cassa ma ha fallito nei ripetuti tentativi di acquisire la stampante 3D Stratasys.

La situazione potrebbe risolversi presto, ma fino ad allora gli investitori potrebbero voler attendere e vedere che l’azienda continuerà a innovare nella stampa 3D invece di essere liquidata.

9. Nanobiotix

(NBTX )

Il NBTXR3 attivato dalla radioterapia dell’azienda è costituito da nanoparticelle di ossido di afnio di dimensione media di 50 nm.

Fonte: Nanobiotix

Viene iniettato direttamente in un tumore e aumenta l’energia trasferita dalla radioterapia di 9 volte rispetto alla sola radioterapia.

È inerte in assenza di radioterapia e rimane nel tumore.

Fonte: Nanobiotix

Questa tecnologia potrebbe essere un potenziatore universale della radioterapia, soprattutto per tumori solidi, ed è attualmente in sperimentazione clinica per 14 diversi tumori, in partnership con Janssen (una filiale del colosso farmaceutico Johnson & Johnson) e il MD Anderson Cancer Center. Finora, più di 350 pazienti sono stati iniettati con NBTXR3 e il profilo di sicurezza è stato soddisfacente.

In totale, il 60 % dei pazienti oncologici riceve radioterapia, e con 20 milioni di nuove diagnosi di cancro all’anno, rappresenta un mercato potenziale enorme per un potenziatore universale della radioterapia del valore di 6,2 miliardi di dollari entro il 2029.

L’accordo con Janssen per NBTXR3 prevedeva un anticipo di 60 milioni di dollari, con fino a 1,8 miliardi se si raggiungono successivi traguardi di sviluppo, regolamentari e commerciali. A questo si aggiungono royalty a scaglioni tra il 10 % e il 20 %.

Fonte: Nanobiotix

L’azienda sta anche lavorando su Curadigm e Oocuity. Curadigm è un nanoprimer che riduce l’attività epatica per aumentare gli effetti dei farmaci per un periodo limitato. Oocuity è costituita da nanoparticelle in grado di regolare l’attività neuronale, con inizialmente un potenziale per il dolore neuropatico (dolore indotto da un problema cerebrale), e successivamente per malattie neurodegenerative come il Parkinson, l’Alzheimer, la demenza, ecc.

10. ON Semiconductor Corporation

(ON )

ON Semi è un’azienda di semiconduttori specializzata in elettrificazione, inclusa l’automotive, ma anche in altri settori come energia solare, batterie, aerospaziale, telecomunicazioni, data center e medico.

Il settore automotive rappresenta il 50 % dei ricavi del Q1 2023 e si prevede che porterà la maggior parte della crescita dell’azienda fino al 2025.

Una gran parte del vantaggio tecnologico di ON Semi si basa sul carburo di silicio, un nuovo tipo di composto di silicio usato per sistemi elettrici ad alta energia. Permettono carichi di potenza molto elevati richiesti per la ricarica rapida dei veicoli elettrici.

Questo rende il carburo di silicio una pietra angolare di tutta la transizione energetica e dell’alta tecnologia, dai veicoli elettrici al calcolo ad alta potenza e alle energie rinnovabili. Il carburo di silicio è anche studiato per il suo potenziale utilizzo in supercondensatori e computazione quantistica.

Questa strategia di puntare sul carburo di silicio ha portato ON Semi a registrare un CAGR del 26 % per i ricavi tra il 2020‑2022.

La crescita è sostenuta da una base clienti molto ampia e diversificata, includendo la maggior parte delle più grandi aziende industriali e tecnologiche del mondo. ON Semi è anche attiva nel segmento sensori, con il rilascio di un rilevatore di gas di nuova generazione nell’aprile 2024.

Con la necessità di batterie e sistemi elettrici sempre più potenti ed efficienti, i carburi di silicio stanno diventando sempre più importanti nella catena di approvvigionamento globale. Questo rende ON Semiconductor e il carburo di silicio l’equivalente degli anni 2020 della catena di fornitura dei semiconduttori al silicio, destinata a una crescita fuori scala.

Come leader del settore, ON Semi probabilmente beneficerà notevolmente della tendenza all’elettrificazione, soprattutto dei veicoli elettrici, così come dei data center per l’addestramento dell’IA, dei sistemi solari e delle batterie su scala utility, e della tendenza generale all’elettrificazione.

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Jonathan è un ex ricercatore di biochimica che ha lavorato nell'analisi genetica e nei trial clinici. Ora è un analista di mercato e scrittore di finanza con un focus su innovazione, cicli di mercato e geopolitica nella sua pubblicazione The Eurasian Century.