2004: odissea nello smartphone. L’era del grafene?

Nell’ormai lontano 2004 la comunità scientifica entrò in uno stato di febbricitante eccitazione a seguito del rilevamento di una particolare struttura del carbonio ottenuta per esfoliazione dalla grafite: il grafene. Ad isolare per la prima volta il grafene furono due fisici dell’università di Manchester, Andrej Gejm e Konstantin Novoselov, premiati con il Nobel per tale scoperta nel 2010.

Andrej e Konstantin, studiando le proprietà elettriche di un pezzo di grafite, si chiesero -quasi scherzando- fino a che spessore avrebbero potuto ridurlo. Partendo così da un substrato di grafite riuscirono ad ottenere strati di grafene attraverso una procedura per esfoliazione meccanica piuttosto spartana ma allo stesso tempo innovativa ed efficace. Strapparono letteralmente con lo scotch strati di materiale dal substrato fino ad ottenerne il minimo spessore possibile. La procedura viene infatti chiamata scotch tape.

Per descrivere la struttura del grafene basta tornare alla parola esfoliazione: è un materiale bidimensionale (monostrato atomico con spessore di 0,4 nm) con geometria a celle esagonali. Da una tale struttura ci si aspetterebbe proprietà meccaniche e fisiche non particolarmente brillanti ma, come spesso accade nel giudicare un libro dalla copertina, così non è. Il grafene gode infatti di una resistenza meccanica pari a circa 1,02 TPa (Tera-Pascal), superiore a quella del diamante (0,82 TPa) e nettamente superiore a quella dell’acciaio (0,21 TPa).

Questa enorme resistenza non va ad influire sulla sua straordinaria flessibilità. Sebbene la resistenza meccanica sia la caratteristica che più attira l’attenzione, il grafene spicca per proprietà termiche ed elettriche, che lo rendono un materiale naturalmente applicabile alla nano e micro tecnologia. Sono proprio queste le proprietà su cui si concentra la gran parte della ricerca su questo materiale. Tutte queste caratteristiche di spicco lo rendono, a detta di molti studiosi, il “materiale del futuro”, in grado di permettere alla odierna tecnologia di fare un passo in avanti senza precedenti.

Probabilmente il PC e ancor meglio lo smartphone, gli oggetti tecnologici che maggiormente abbiamo tra le mani, saranno per i più la cartina tornasole riguardo questo materiale fantastico. La trasparenza e la flessibilità, ad esempio, hanno reso possibile la creazione di schermi ultrasottili e flessibili come un foglio di carta. Oppure la combinazione del grafene con altri materiali ha permesso di creare batterie di gran lunga più performanti delle attuali agli ioni di litio o ancora transistor al grafene, che hanno registrato notevoli incrementi prestazionali.

Si parla comunque di prototipi ed è questo il più grande problema per ora: il grafene è tutt’ora oggetto di intensi e lunghi studi, ma quando vedremo l’introduzione massiccia sul mercato di questo materiale rivoluzionario?

Sull’Autore

Classe 1995. Frequento il corso di Ingegneria Energetica e sono un batterista in erba. Sembra che una delle mie abilità di spicco sia complicarmi la vita. Masochista? Forse, ma di certo non mi annoio.

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