DALLA GRAFITE AL GRAFENE – di Edy Rulli

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La grafite, diretta antenata del grafene, fu scoperta nel 1564 in Inghilterra e alla fine del ‘700 diede corpo alla matita prodotta su larga scala e in esclusiva dagli inglesi per tutto il mondo, che soppiantava la penna d oca ad inchiostro. Ci sono voluti più o meno 500 anni per la scoperta del grafene, carbonio alltropo, dalle qualità altamente tecnologiche, una vera rivoluzione nel campo dei materiali, dell elettronica e dell ingegneria biomedica, al centro della ricerca mondiale. La ricerca veramente c è già stata nel 2004 anche se continua per ovvie ragioni specie nella sicurezza dell intera filiera e ha fatto guadagnare ai suoi scopritori, i russi Novoselov e Gejm il Nobel per la chimica nel 2010. Ora si cerca di accorciare i tempi, notoriamente molto lunghi, per la sua applicazione nei circuiti industriali. L Europa vanta i più grandi ricercatori al mondo, ma forse è meno brava nella ricerca dei finanziatori che se ci sono e quando ci sono, bivaccano tutti oltre i confini europei e vanno letteralmente catturati. La notevole cifra di 1 mld di euro è stata stanziata dall UE nel 2013 a disposizione del Consorzio Graphene Flagship di 150 partner di 20 paesi. L italiana Leonardo, tra i principali protagonisti, ha investito nell innovazione già nel 2017 oltre il 13% dei propri ricavi in R&D. Cifre importanti che questo materiale rivoluzionario se le merita tutte. Il grafene è una materia bidimensionale costituita da un singolo strato di atomi di carbonio, un foglio di atomi disposti a formare un reticolo esagonale. Ogni singolo foglio è spesso quanto un solo atomo. Fu sperimentato per la prima volta nel 2017 dalla Leonardo con il CNR e le Università di Cambridge e Bruxelles in microgravità per realizzare sistemi di raffreddamento per satelliti e antighiaccio integrati nelle ali di velivoli; il suo impiego rende gli aerei più leggeri, resistenti e invisibili ai radar. Oltre all alta conducibilità termica ed elettrica, gli elettroni viaggiano più veloci che con il silicio e trasportano calore meglio del rame, il grafene è flessibile e trasparente, è impermeabile alle molecole e a tutti i gas. Come la grafite, è chimicamente stabile alla aria e alla luce, è sottile, il suo diametro è 1 mln di volte inferiore a quello del capello umano. Trova largo impiego in vari ambiti dall elettronica ai materiali composti e all energia supercondensatori e batterie, sensori, celle solari e energia solare, trasmissione dati high speed, detector, industria aerospaziale con strutture in fibra di carbonio. In campo medico, lesioni al midollo spinale, protesi della retina, articolazioni ecc. Molto utile nell industria di semiconduttori perchè permette di ridurre le dimensioni dei numerosi transistor delle chip sostituendosi al silicio. Il primo circuito integrato a base di grafene per dispositivi wireless esiste già per rendere le connessioni più efficienti (G5).

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