Attraverso le nanotecnologie è possibile controllare la materia su scala atomica e molecolare. 1 nanometro (nm) è, infatti, un miliardesimo di metro e corrisponde all'incirca a 10 volte la grandezza dell'atomo dell'idrogeno mentre il diametro di una doppia elica di DNA è intorno a 2 nm.

Le prospettive rivoluzionarie associate alle nanotecnologie derivano dal fatto che su dimensioni nanometriche i comportamenti e le caratteristiche della materia cambiano drasticamente rispetto a quanto si osserva a livello macroscopico. Dal punto di vista applicativo, i settori dell'elettronica e dei materiali fanno attualmente la parte del leone, tuttavia l'impatto delle nanotecnologie nel campo della medicina diventerà sempre più importante. Attraverso le nanotecnologie sarà possibile realizzare nuovi e più efficaci strumenti diagnostici e sistemi di cura, che possono favorire l'introduzione di terapie personalizzate. Altrettanto importanti possono essere le ricadute positive per l'ambiente. L'apporto delle nanotecnologie può essere infatti determinante per la realizzazione di sistemi per la produzione di energia, basati su fonti rinnovabili, più efficaci, che possono contribuire in maniera decisiva alla promozione di uno sviluppo sostenibile.

Uno studio condotto in collaborazione tra il Department of Electrical and Computer Engineering della Boston University ed il Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell'Università degli Studi di Napoli Federico II ha dimostrato che è possibile progettare nanostrutture utilizzando uno dei paradigmi alla base dell'ingegneria, l'ottimizzazione di funzioni obiettivo.

Il risultato, frutto della collaborazione tra il gruppo di Giovanni Miano dell'Università degli Studi di Napoli Federico II e il gruppo di Luca Dal Negro della Boston University, pubblicato sulla rivista internazionale Nano Letters, apre nuove prospettive alla progettazione della materia su scala nanometrica. La maggior parte dell'attività di ricerca sul design e l'ottimizzazione elettromagnetica di nanostrutture metalliche è stata svolta da Carlo Forestiere durante la sua tesi di dottorato. Carlo Forestiere ha svolto il Dottorato di Ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e la Boston University, dove ora ha una posizione di Post Doctoral Associate. La nanofabbricazione e la caratterizzazione ottica di queste nanostrutture è stata svolta a Boston nel gruppo di Dal Negro. Il Professor Luca Dal Negro ha tenuto una serie di corsi brevi di plasmonica per i dottorandi della Scuola di Dottorato in Ingegneria Industriale nell'ambito dell'iniziativa del Polo delle Scienze e delle Tecnologie "Incentivo all'internazionalizzazione dell'Ateneo".

Attraverso una tecnica di ottimizzazione basata su algoritmi genetici sono stati prima progettati array di nanoparticelle di oro per realizzare intensi campi elettrici in corrispondenza della superficie degli array. Attraverso poi la electron beam lithography sono stati realizzati gli array. Le misure effettuate successivamente hanno confermato le prestazioni definite in fase di progettazione.
Il risultato ha implicazioni di tipo applicativo. La progettazione efficiente di array di nanoparticelle è essenziale nella realizzazione di nanodispositivi per applicazioni in biologia, medicina, energetica ed elettronica.