Quanti di voi hanno sentito parlare di grafene?
Chi ancora ignora l’esistenza - e soprattutto le proprietà - di questo materiale dovrebbe iniziare ad appuntarsi il nome di questo allotropo del carbonio perché, secondo diversi scienziati, potrebbe “cambiare il mondo”.
Il grafene è stato inventato nel 2004 da Andrei Gejm e Konstantin Novosiol, vincitori poi del Premio Nobel della Fisica per tale risultato. È costituito da un singolo strato di atomi di carbonio arrangiati in un reticolo esagonale, uno schema simile a un nido d’ape.
Gejm e Nowosiolow hanno isolato il grafene da un pezzo di grafite trasferendo atomi di carbonio su uno strato di biossido di silicio, il tutto usando un nastro adesivo. Successivamente i due scienziati sono riusciti a evolvere il materiale fino alla costruzione del cosiddetto grafene a doppio strato, che garantisce più resistenza e flessibilità di utilizzo.
Quando la scoperta è diventata di pubblico dominio, gli scienziati hanno parlato di una potenziale rivoluzione. Del resto stiamo parlando di un materiale con una struttura estremamente sottile, ma fino a cento volte più resistente dell’acciaio.
Il grafene inoltre è estremamente conduttivo e molto potente, e attualmente viene utilizzato nelle moderne reti elettriche, in sorgenti luminose ad alta efficienza energetica, nei sistemi di comunicazione optoelettronici e in alcuni semiconduttori.
Nonostante queste formidabili proprietà, il potenziale del grafene - fino ad ora - non è stato pienamente realizzato essendo difficile da realizzare in modo pulito e su larga scala. Questa problematica, però, ora potrebbe essere superata.
Il nuovo grafene cambierà il mondo?
Il grande problema del grafene è la difficoltà nel produrlo in modo pulito e senza impurità. Di recente però dei ricercatori della Columbia University hanno pubblicato un articolo su Nature dove si parla di un nuovo processo che consentirebbe di produrre questo materiale in un modo riducibile e pulito.
Tutto si basa sulla scoperta che la qualità del grafene è legata all’ossigeno: ne basta anche una piccola quantità per influire drasticamente sul tasso di crescita non rendendolo utilizzabile.
Finora il grafene è stato prodotto sostanzialmente in due modi. Il primo utilizzando un nastro adesivo per staccare gli strati da un pezzo di grafite fino a quando non diventa abbastanza sottile da poter essere utilizzato come grafene, producendo campioni puliti però su scala minuscola che li rende impossibili da utilizzare a livello industriale.
L’altro modo consente una produzione molto maggiore ed è noto come crescita CVD. Si tratta del passaggio di un gas contenente carbonio - come il metano - su una superficie di rame a temperature incredibilmente elevate che portano il metano a rompersi costringendo gli atomi di carbonio a riorganizzarsi in uno strato di grafene. Purtroppo con questa modalità ci sono problemi di affidabilità e qualità.
“Abbiamo dimostrato che eliminare praticamente tutto l’ossigeno dal processo di crescita è la chiave per ottenere una sintesi di grafene CVD riproducibile e di alta qualità - ha spiegato James Hone, uno dei ricercatori della Columbia University -. Questa è una pietra miliare verso la produzione su larga scala di grafene”.
Questa nuova modalità consentirebbe al grafene di crescere più velocemente e in modo affidabile, mostrando al tempo stesso tutti i comportamenti necessari che potrebbero consentirne l’utilizzo su larga scala: una scoperta che se confermata potrebbe veramente cambiare - e migliorare - il mondo.
