Grafene, il futuro sottile come un atomo.

All’inizio del 2013, la Comunità Europea lanciò ‘Graphene‘ il progetto che dovrà trasformare il grafene da futuro tecnologico del continente a materiale di uso comune.

Con un investimento che nei complessivi 10 anni sfiorerà il miliardo di euro si tenterà di sviluppare le potenzialità di questo materiale bidimensionale. Da allora le pubblicazioni di articoli sulle potenzialità di questo materiale si sono moltiplicate in maniera esponenziale.

Cos’è il grafene.

Il grafene è uno strato spesso quanto un atomo di carbonio. Alla vista appare come un sottile foglio di carta che nonostante abbia lo spessore di un milionesimo di millimetro è estremamente resistente e flessibile. Tra le proprietà più vantaggiose dal punto di vista scientifico c’è la possibilità di osservare il monostrato atomico ottenuto dalla grafite con l’ausilio del solo microscopio ottico.

Gli inventori  di questo straordinario materiale sono Andre Geim e il suo collega Konstantin Novoselov insigniti del Premio Nobel per la Fisica nel 2010. I due scienziati hanno dimostrato, che la particolare struttura a reticolo, a celle esagonali, permette agli elettroni di trasportare la corrente a una velocità prossima a quella della luce.

Il grafene come singolo strato di atomi è il primo vero materiale bidimensionale cristallino.

Dopo questa scoperta, e dopo il 2004, è nata una intera classe di nuovi materiali 2D i cui strati possono essere ad esempio ricavati dal Boro, Azoto o dal molibdeno-Zolfo.

Come si ottiene il grafene.

Il grafene si ottiene in laboratorio dalla grafite i cui cristalli (la grafite, quella utilizzata per produrre matite), trattati con una soluzione fortemente acida, si trasformano in un sottilissimo “foglio” dello spessore di un atomo più duro di un diamante ed incredibilmente flessibile.

Esiste, per chi volesse provare, anche un metodo casalingo che consiste nell’appoggiare e poi “strappare” più volte da un pezzo di scotch una mina di grafite.

Un metodo altrettanto “abbordabile” di riprodurre il grafene potrebbe essere quello utilizzato al Trinity College di Dublino. I ricercatori del college, utilizzando un normale frullatore da cucina, sono riusciti a realizzare dei fogli di grafene mescolando grafite con acqua e sapone.

I vantaggi del grafene.

Per i sostenitori del  progetto ‘Graphene’, il materiale provocherà una rivoluzione simile a quella causata nel secolo scorso dall’utilizzo dei polimeri per produrre plastica.

Un recente esperimento condotto dai ricercatori dell’École Polytechnique Fédérale di Losanna (EPFL) ha dimostrato che è possibile ottenere un livello di conversione dell’energia solare in energia elettrica molto superiore a quello delle migliori celle solari. Il grafene potrà, quindi, essere utilizzato nei pannelli solari per produrre corrente elettrica occupando spazi notevolmente più ridotti di quelli attuali.

Un’altra interessante applicazione del grafene è la sua capacità di agire come condensatore per accumulare energia, come le batterie nichel-idruri metallici, con la differenza che è possibile riutilizzarli un numero indefinito di volte e caricarli in maniera estremamente veloce.

Ma se le applicazioni legate alla energia elettrica si fanno sempre più evidenti, sorprendenti sono i possibili risvolti “alimentari”. Alcune ricerche hanno messo in evidenza una caratteristica della struttura molecolare del grafene che consente la creazione di fori sulla sua superficie. Questa caratteristica ha permesso la realizzazione di un efficientissimo setaccio. Nei vari test fatti, il grafene nanoporoso è stato in grado di produrre la desalinizzazione dell’acqua marina molto più efficacemente delle tradizionali tecniche di osmosi inversa.

Complici le incredibili proprietà del grafene rendono l’elenco dei suoi possibili utilizzi ogni giorno più lungo.