Scoperto nel 2004 da Andre Geim e Konstantin Novoselov dell’Università di Manchester, il grafene ha subito attratto l’attenzione della comunità scientifica e industriale per le sue proprietà straordinarie
Una rivoluzione a un solo atomo di spessore
Si tratta di un singolo strato di atomi di carbonio disposti in una struttura a nido d’ape: un materiale bidimensionale, flessibile, trasparente, leggerissimo, ma al tempo stesso più resistente dell’acciaio e cento volte più conduttivo del rame.
Le proprietà fisiche e chimiche del grafene ne fanno un candidato ideale per un numero impressionante di applicazioni. Come la conducibilità elettrica e termica che lo attesta tra i migliori conduttori conosciuti. Questo lo rende perfetto per circuiti elettronici, microchip e sensori ad altissime prestazioni.
La Resistenza meccanica perchè il grafene è circa 200 volte più resistente dell’acciaio pur essendo incredibilmente leggero. La Flessibilità e trasparenzache lo rendono adatto a display pieghevoli, touchscreen e pannelli solari trasparenti. Inoltre l’impermeabilità, poichè questo materiale non lascia passare nemmeno gli atomi più piccoli come l’elio, qualità che lo rende utile in ambito di filtrazione molecolare e stoccaggio di gas.
Applicazioni attuali
Oggi, il grafene ha già trovato spazio in molteplici settori:
- Elettronica: chip ad alta velocità, batterie al grafene con tempi di ricarica ridotti e maggiore durata, touch screen ultrasottili.
- Biomedicale: biosensori per la diagnosi precoce di malattie, supporti per la ricrescita neurale e sistemi di rilascio controllato dei farmaci.
- Energia: pannelli fotovoltaici più efficienti, supercondensatori, elettrodi per batterie al litio di nuova generazione.
- Materiali compositi: plastiche, resine e vernici rinforzate con grafene per aumentarne durata e resistenza, anche nel settore aerospaziale.
- Ambiente: filtri a base di grafene per la depurazione dell’acqua, in grado di eliminare anche metalli pesanti e agenti patogeni.
La ricerca guarda al futuro
Nonostante i passi avanti, la vera rivoluzione è ancora in corso. I laboratori di tutto il mondo continuano a esplorare nuovi modi per sfruttare il potenziale del grafene.
Uno degli orizzonti più affascinanti è la spintronica, un’evoluzione dell’elettronica basata sullo spin degli elettroni, dove il grafene potrebbe diventare la piattaforma ideale per dispositivi ultra-veloci e a basso consumo energetico.
In campo aerospaziale e militare, il grafene è studiato per la creazione di materiali intelligenti e leggeri, in grado di autoripararsi, assorbire radiazioni e migliorare le performance di velivoli e satelliti.
Inoltre, in ambito quantistico, il grafene viene indagato come possibile base per computer quantistici stabili, grazie alla sua capacità di supportare stati quantistici coerenti in condizioni meno estreme.
Voci dalla scienza
Uno dei maggiori sostenitori del grafene è Sir Andre Geim, premio Nobel per la fisica, che ha dichiarato:
“Il grafene è ancora un bambino che deve crescere, ma ha il potenziale per diventare un gigante della tecnologia moderna”.
Anche il fisico italiano Francesco Bonaccorso, direttore scientifico dell’Istituto Italiano di Tecnologia per i materiali bidimensionali, ha recentemente affermato:
“Non esiste un materiale più versatile del grafene. È come se la natura ci avesse consegnato un puzzle molecolare già perfetto. Sta a noi trovare il modo giusto per usarlo”.
Il grafene rappresenta oggi una delle frontiere più affascinanti e promettenti della scienza dei materiali.
Sebbene la produzione su larga scala e a costi contenuti rappresenti ancora una sfida, l’interesse delle grandi aziende e degli enti di ricerca internazionali è una chiara indicazione che ci stiamo avvicinando a una nuova era tecnologica. E il grafene, con ogni probabilità, sarà tra i protagonisti principali.
