Grafene: una nuova rivoluzione industriale?

(by Duncan Hull)

Il grafene sarà il materiale del futuro, tanto da portarci ad una nuova rivoluzione industriale? Ecco cos'è: per cosa lo useremo e per cosa lo stiamo già usando.

Se fino ad oggi questo materiale non veniva considerato molto efficace nell'assorbire la luce, ora si scopre che invece è vero il contrario. E questa è solo una delle tante fantastiche caratteristiche del grafene.

Durante un esperimento, condotto da alcuni ricercatori dell'École Polytechnique Fédérale di Losanna, si è ottenuto un livello di conversione di energia solare in energia elettrica tra il 32 e il 60% superiore a quello medio solitamente ottenuto nei laboratori.

Tutto ciò, se trasferito ai processi industriali, nel corso del tempo significherà avere dei pannelli fotovoltaici molto più efficienti dal punto di vista energetico. 

E questo risultato è possibile grazie al grafene. Proprio a causa sua, ogni singolo fotone eccita due elettroni, con un effetto a cascata che permette di convertire luce in corrente elettrica con un a resa molto più alta e interessante rispetto alle celle solari usate fin'ora.

I due scopritori del grafene (sulla destra) alla conferenza stampa del Premio Nobel 2010
(by Holger Motzkau, Wikipedia/Wikimedia Commons cc-by-sa-3.0. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Commons)

COSA CI FACCIAMO CON IL GRAFENE?

Le particolari proprietà di questo materiale ne fanno un elemento indispensabile per la ricerca, e la sua facile riproducibilità industriale lo rende un elemento ottime ed econimico per una vastissima gamma di servizi e applicazioni: nell'ambito dell'hi-tech si possono immaginare connessioni internet con banda extra-larga o a mini pc con potenze enormi, dell'ordine dei TeraByte. E poi ancora si può pensare a fotocamere ad altissima risoluzione o al wereable (l'alta tecnologia indossabile). E perché non pensare di utilizzarlo anche per la costruzione di muscoli artificiali o per lo smaltimento dei rifiuti tossici o, come già detto, per progettare celle solari super efficienti.

Il grafene inoltre pesa una piccolissima frazione del rame e della fibra di carbonio. Per questo può essere utilizzato per costruire automobili più leggere (sostituendone gli impianti elettrici attuali  con altri fatti con fili di grafene). Ed è gia in uso in alcune vernici impermeabili,  per  la realizzazione di altoparlanti flessibili come fogli di carta, e in ambito sportivo, nella costruzione di ruote da bicicletta e racchette da tennis molto più leggere. 

struttura atomica di un foglio di grafene
(by AlexanderAlUS - Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Commons)

SCOPRIAMO IL GRAFENE

Sono due ricercatori Università di Manchester (Andre Geim e Konstantin Novoselov) che nel 2004, durante un esperimento su di un cristallo di grafite, riescono ad isolare una foglia di grafene, costituita da un singolo strato stabile e regolare di atomi di carbonio: per ottenere un reticolo spesso un millimetro servono tre milioni di fogli. Eppure uno solo di questi fogli ha una resistenza pari a quella del diamante, circa cento volte più dell'acciaio e sei volte più elastico.

Grazie a questa scoperta, nel 2010, i due fisici ottennero il premio Nobel.

Questo microfilm di grafene viene ormai definito come la "plastica del futuro", o "materiale delle meraviglie". In tanti infatti credono che questo sia la chiave per una prossima rivoluzione industriale: per prima la Commissione Europea che nel 2013 ha stanziato, attraverso un bando, 1 miliardo di euro, diviso in 10 anni, per finanziare la ricerca scientifica su questo materiale. E pubblico e privato si fanno concorrenza nella gara ai brevetti sul grafene. Una delle aziende che più punta la sua ricerca futura su questo elemento è Samsung che ha già depositato centinaia di brevetti dimostrando di avere una visione ben precisa su quelli che saranno i gadgets tecnologici del futuro, come mostrato anche nel video qui sotto.