Il futuro racchiuso in un atomo

Esiste un materiale a due dimensioni? Potrebbe sembrare una domanda paradossale, anche considerando l’odierna corsa all’effetto 3D, ma non è così. Era l’ottobre del 2004 quando, sulla rivista “Science”, venne pubblicata una rivoluzionaria ricerca. Usando del comunissimo nastro adesivo e della grafite, Andre Geim (51 anni) e Kostya Novoselov (36 anni), riuscirono a isolare frammenti del “primo materiale a due dimensioni”: il grafene. “For groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene”, l’Accademia Reale Svedese delle Scienze ha conferito, il 5 ottobre scorso, il premio Nobel per la fisica ai due ricercatori russi della Manchester University. Questo materiale – costituito da un monostrato di atomi di carbonio disposti a nido d’ape – ha uno spessore praticamente nullo, pari a 0,35 nm. Per rendere l’idea basti sapere che il nanometro corrisponde a un milionesimo di millimetro. In pratica, per ottenere lo spessore di un millimetro occorre sovrapporre  circa tre milioni di fogli di grafene. Sottilissimo ma cento volte più resistente dell’acciaio: un foglio di un metro quadro, pesante un millesimo di grammo, potrebbe sostenere un peso di quattro kg. «Siamo all’inizio di un nuovo paradigma – ha detto Geim – è difficile capire cosa potremo fare con questo materiale. Immaginatevi 100 anni fa quando trovarono le fantastiche proprietà dei polimeri: nessuno sapeva cosa farci. Vent’anni dopo iniziò a diffondersi la plastica». La nostra vita è radicalmente cambiata! Oltre a rendere possibili inattesi sviluppi nello studio dei fenomeni legati alla fisica quantistica, il grafene rivoluzionerà il mondo dell’elettronica, del fotovoltaico e della medicina. Tra i materiali noti è il migliore conduttore di calore. Inoltre, lo strato compatto di atomi di carbonio permette di trasportare elettroni a notevole velocità,  pertanto il grafene risulta essere un ottimo materiale per dispositivi elettronici. I microchip, non più a base di silicio, raggiungerebbero facilmente prestazioni quantificabili nell’ordine di svariate centinaia di Gigahertz, consentendo ai computer di diventare da 100 a 1000 volte più veloci ed energicamente più economici di quelli attuali. Il grafene è quasi trasparente ma così denso che neppure l’elio può attraversarlo; nel giro di pochi anni potrebbe essere usato anche per nuove generazioni di sottilissimi touch screen e per la realizzazione di celle per pannelli solari. Queste ultime potrebbero, addirittura, essere stampate su una t-shirt o su una tenda da campeggio per ottenere un po’ di energia ovunque ci si trovi. Considerando resistenza e struttura, il grafene potrebbe trovare applicazione nelle nanotecnologie anche in campo medico. Mescolato alla plastica permetterebbe di fare materiali leggeri e sottili ma resistenti agli urti e alle alte temperature da usarsi nei satelliti, negli aerei o nelle auto. I costi di produzione sono elevati, ma sostenibili. La ricerca è già in moto per garantire un’applicazione su ampia scala del “materiale delle meraviglie”. Curiosità: Andre Geim vinse l’Ignobel 2000, l’anti-Nobel con cui vengono insignite le ricerche apparentemente più ridicole, per aver fatto levitare una rana in un campo magnetico.

Adele Sergi

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