Home
Accesso / Registrazione
 di 

Il grafene dietro il Nobel per la Fisica 2010

Il grafene dietro il Nobel per la Fisica 2010

Il Premio Nobel per la Fisica, uno dei più prestigiosi riconoscimenti scientifici a livello mondiale. è stato assegnato quest'anno ad una coppia di ricercatori dell'Università di Manchester per avere dimostrato le inusuali e sorprendenti proprietà del grafene.

Lo scorso 5 ottobre 2010 la Royal Swedish Academy of Sciences ha assegnato il Premio Nobel per la Fisica, uno dei più prestigiosi riconoscimenti scientifici a livello mondiale, ad una coppia di ricercatori dell'Università di Manchester per avere dimostrato le inusuali e sorprendenti proprietà del grafene.

Andre Geim e Konstantin Novoselov, i due ricercatori entrambi di origine russa, sono stati insigniti dell'importante riconoscimento per essere stati i primi ad eseguire esperimenti significativi sul grafene, una struttura bidimensionale composta da atomi di carbonio. I loro risultati vennero pubblicati sulla rivista Science nell'ottobre 2004. Il grafene è un materiale con alcune caratteristiche eccezionali: è il migliore conduttore di elettricità a temperatura ambiente ed il materiale più resistente finora conosciuto. E' anche un ottimo conduttore di calore, è trasparente, e flessibile. L'esistenza del grafene era già stata ipotizzata diversi anni fa, ma si è dovuto attendere il 2004, grazie al lavoro svolto dai due ricercatori, prima di riuscire ad isolarlo dimostrandone le proprietà e soprattutto la stabilità (un requisito fondamentale per il suo utilizzo a livello pratico). In quell'anno, i due ricercatori riuscirono ad isolare il grafene (un singolo strato di atomi di carbonio) in laboratorio utilizzando un metodo semplicissimo basato sul...
...nastro adesivo! Una fedele ricostruzione di questo ingegnoso meccanismo è mostrata nel seguente video:

Quindi anche a noi, senza saperlo, ci sarà magari capitato di produrre del grafene utilizzando una comune matita ed un foglio di carta! Il grafene è un materiale disponibile naturalmente in natura, poichè la grafite (come quella contenuta nelle tradizionali matite) consiste in pratica nella sovrapposizione di più strati di grafene.

Lo studio compiuto dai due fisici nel 2004 dimostrò non soltanto l'esistenza del grafene, ma fu soprattutto in grado di evidenziarne le sue notevoli proprietà elettriche, collegando due elettrodi ad una struttura di grafene. Una prima proprietà dimostrata dal grafene è che gli elettroni si muovono in questo materiale con una mobilità elevatissima, quasi non avessero alcuna massa: è stata infatti misurata una velocità di spostamento pari ad 1 milione di metri al secondo, non male se confrontata alla velocità della luce nel vuoto (300 milioni di metri al secondo). La struttura regolare del grafene, inoltre, fa sì che gli elettroni, muovendosi al suo interno, subiscano delle attenuazioni minime a differenza di altri materiali in cui essi subiscono numerosi "rimbalzi". Altre caratteristiche chimico-fisiche del grafene sono la sua robustezza (è 100 volte più resistente dell'acciaio, a parità di spessore), la possibilità di essere allungato facilmente, la sua quasi totale trasparenza (assorbe solamente il 2.3% della luce incidente, indipendentemente dalla sua lunghezza d'onda), e la sua compattezza (persino gli atomi di elio, i più piccoli in assoluto, non riescono ad attraversare il grafene). Tutte queste proprietà ne suggeriscono l'impiego nei monitor e display touchscreen, nelle celle solari e nei materiali leggeri. La conducibilità elettrica (10 volte superiore a temperatura ambiente a quella del rame) è accompagnata anche da quella termica, per cui il grafene è anche utilizzabile come condutore flessibile. Ricordiamo che i ricercatori IBM hanno già ottenuto risultati molto significativi nella realizzazione di array di transistor al grafene (leggi anche QUESTO BLOG). Va comunque sottolineato che la sorprendentemente semplice tecnica utilizzata da Geim e Novoselov è adatta alla produzione di grafene solo in piccole quantità (quello che serve ad esempio per gli studi di laboratorio). Per la produzione industriale, negli anni dal 2004 ad oggi, sono state sviluppate tecniche più adatte anche se concettualmente simili a quella originaria, e comunque ancora oggi sono allo studio dei procedimenti che permettano la produzione di grafene su larga scala a costi non elevati.

C'è anche un aspetto molto affascinante del grafene: esso infatti deriva dal carbonio, l'elemento della tavola periodica che è alla base della catena del DNA e che si trova in tutte le forme di vita presenti sulla terra. Madre natura ci sta forse indicando la strada da seguire?

L'immagine seguente mostra la tipica struttura del grafene, uno strato singolo di atomi di carbonio combinati in una struttura esagonale, con una distanza tra ogni atomo pari a solo 0.142 nm.

Sito ufficiale Premio Nobel

 

 

Scrivi un commento all'articolo esprimendo la tua opinione sul tema, chiedendo eventuali spiegazioni e/o approfondimenti e contribuendo allo sviluppo dell'argomento proposto. Verranno accettati solo commenti a tema con l'argomento dell'articolo stesso. Commenti NON a tema dovranno essere necessariamente inseriti nel Forum creando un "nuovo argomento di discussione". Per commentare devi accedere al Blog
ritratto di Rossella De Marchi

Interessante!

E' incredibile quanto le scoperte più innovative (e rivoluzionarie?) siano in apparenza semplici. Chissà quali saranno le applicazioni future di questa scoperta! Speriamo che questi studi vengano finanziati a lungo... Comunque penso che, date le importanti implicazioni economiche di questo materiale, i fondi non mancheranno.

ritratto di Edi82

Ma il grafene ha qualcosa a

Ma il grafene ha qualcosa a che fare con il grafene bianco o sono due cose diverse?

ritratto di slovati

grafene bianco

No, sono due cose diverse. Il grafene bianco, così detto per la sua colorazione nella forma grezza, è in pratica nitruro di boro esagonale (h-BN). E' un materiale attualmente studiato alla Rice University (Department of Mechanical Engineering and Materials Science). Come il grafene è composto da singoli atomi su una struttura planare (però possono essere presenti più livelli, non solo uno come nel grafene). E' un isolante e potrebbe (il condizionale è d'obbligo) diventare un elemento di "drogaggio" per futuri chip basati sul grafene (quindi grafene e grafene bianco potrebbero essere utilizzati insieme in futuro). Sul grafene esistono già notevoli investimenti governativi (DARPA) quindi qualcosa di concreto dovrebbe vedersi a breve. Per il grafene bianco non so, staremo a vedere.

 

 

Login   
 Twitter Facebook LinkedIn Youtube Google RSS

Chi è online

Ci sono attualmente 1 utente e 26 visitatori collegati.

Utenti online

Ultimi Commenti