Grafene
Scoperto di recente da scienziati russi, il grafene è un materiale dalle proprietà eccezionali, capaci di rivoluzionare i settori più diversi, dai computer alle auto all’idrogeno, dal fotovoltaico ai jet. Costituito da un singolo foglio di atomi di carbonio disposti a forma esagonale, oltre a essere puramente bidimensionale, proprietà che lo rende ideale per applicazioni sensoristiche, è in grado di trasformare la luce solare in elettroni ad ogni frequenza ed è perfetto, quindi, per il campo delle celle fotovoltaiche. Inoltre, ha elevate conducibilità termica ed elettrica, è trasparente ma impermeabile e detiene il record di resistenza meccanica, 100 volte quella dell’acciaio, e di elasticità, cinque volte quella dell’acciaio. Il grafene, poi, conduce gli elettroni, che qui si muovono esattamente come i fotoni ed i neutrini a velocità costante pari a circa 1/300 della velocità della luce, più velocemente del silicio ed è un conduttore trasparente, con una combinazione eccezionale di proprietà ottiche ed elettriche. Potenzialmente, quindi, si prevedono stupefacenti applicazioni nel settore informatico e delle comunicazioni e in vari aspetti della quotidianità. Dalle sue proprietà possono nascere prodotti elettronici trasparenti e flessibili, dispositivi per l’informatica, biosensori, supercapacitori per sostituire le batterie convenzionali, materiali compositi ultraleggeri per auto e jet, calcolatori superveloci e monitor superleggeri e pieghevoli.
La creazione di un foglio monoatomico di carbonio sembrava impossibile fino a poco tempo fa, poi se ne è dimostrata la fattibilità a livello industriale arrivando a produrre fogli larghi fino a 70 cm, che lo rendono idoneo, come visto, per i più svariati utilizzi.
Il grafene è imparentato con molti altri materiali, alcuni già esistenti, altri ancora in fase di studio. Tra i primi rientra sicuramente la grafite, comunemente presente nelle matite, che di fatto è costituita da suoi strati sovrapposti. Quando si scrive con una matita, alcuni strati di grafene debolmente legati tra loro si fissano alla carta. Se un foglio di questo materiale è arrotolato si crea un nanotubo di carbonio del diametro di circa un nanometro (nano o miliardesimo di metro), se, invece, il foglio è appallottolato si crea un fullerene, dalla caratteristica forma di un pallone da calcio di dimensioni nanometriche. Tra i secondi è in via di sviluppo un materiale fatto di atomi di silicio e chiamato silicene. Questo materiale ha caratteristiche elettroniche molto simili al grafene e si integra facilmente con l’elettronica odierna, che, com’è noto, è fatta essenzialmente di silicio.
Il grafene può reagire con diverse molecole cambiando completamente le sue proprietà elettroniche: ad esempio, se viene saturato con idrogeno da conduttore diventa un semiconduttore, chiamato grafano. Anche le proprietà ottiche cambiano a seconda del tipo di molecole che vi vengono fatte adsorbire.
Stati Uniti, Giappone e Corea stanno spendendo ingenti risorse su questo materiale, ma all’origine delle ricerche ci sono vari gruppi di ricerca europei. Ora, l’universo di questo materiale innovativo si trova ad un bivio tra ricerca fondamentale e sue applicazioni ed il suo potenziale è davvero enorme. Utilizzando dispositivi a basso costo, display flessibili e touch screen basati proprio sul grafene integrato nella plastica, ci sarà la possibilità di inserire dati e informazioni in ogni oggetto oggi incompatibile con le tecnologie a base di silicio. E’, pertanto, fondamentale continuare ad investire in una tecnologia che è stata tenuta a battesimo proprio in Europa.
