Il grafene la sostanza che rivoluzionerà il futuro

Il grafene la sostanza che rivoluzionerà il futuro

Dalla scoperta di vent’anni fa il grafene si sta rapidamente affermando come un materiale dalle caratteristiche quasi incredibili.

Le caratteristiche del carbonio sono estremamente varie e curiose.

I suoi composti sono la base della vita e in natura si può rinvenire puro sia in un stato amorfo, la grafite, che in uno stato cristallino, il prezioso diamante.

Robert F. Curl jr., Harold W. Kroto, Richard E. Smalley durante un esperimento di vaporizzazione di carbonio con un laser ricavarono, inaspettatamente uno strano composto: delle microscopiche sfere cave costituite da 60 atomi di carbonio disposti in 20 esagoni e 12 pentagoni; le molecole di fuller.

Queste molecole hanno preso il nome dall’architetto Richard Buckminster Fuller che, per il padiglione statunitense all’esposizione mondiale di Montreal del 1967, aveva realizzato una ossatura simile, anche se, forse, più prosaicamente, i palloni da calcio in cuoio avevano già adottato tale struttura mista di esagoni e pentagoni assai prima, negli anni ‘50.

Da questa scoperta si è iniziato a pensare che dei reticoli, sempre con una base di esagoni di atomi di carbonio, potessero dare origine a strutture filamentose cave: i nanotubi.

I nanotubi, a seconda delle loro organizzazione e dimensione possono essere conduttori di elettricità, semiconduttori o isolanti e sono andati a costituire una nuova branca dell’elettronica ancora oggi in fase di studio e sviluppo.

In seguito ci si è chiesto se fosse possibile ottenere dei “fogli” di carbonio utilizzando sempre la capacità di creare un reticolo esagonale praticamente planare, e quali caratteristiche avrebbero potuto manifestare una volta isolati.

La stessa grafite è composta da un insieme di micro fogli di carbonio che sono legati da deboli legami elettrostatici che consentono, da una parte, di condurre elettricità e, dall’altra di avere un agevole scorrimento delle varie molecole, le une sulle altre, conferendo quella “pastosità” che le conferisce anche delle caratteristiche lubrificanti.

I tentativi di sintetizzare dei “fogli” monostratificati non andarono a buon fine e per ottenerli, anche se di dimensioni molto piccole, si è ricorso inizialmente alla genialità di un espediente abbastanza empirico: si sono prelevati da pezzi di grafite molto pura, con dello scotch (!), degli strati ultra sottili, che una volta raffinati hanno costituito i primi esemplari di grafene.

Da allora lo studio delle caratteristiche del grafene e, specialmente dei suoi possibili impieghi si è enormemente ampliato.

Nel recente è stato annunciato che si può sfruttare la sua conduttività per creare dei circuiti elettrici utilizzando una vernice all’eosina.

Il colorante se colpito da un particolare raggio laser si trasforma in grafene conduttore, consentendo di “disegnare” circuiti elettrici, anche molto complessi su oggetti e supporti vari.

Nelle scorse settimane si è parlato di particolari vernici al grafene in grado di trasformare la corrente che vi viene applicata in calore (effetto joule), in grado di riscaldare con una efficienza maggiore di ogni altro sistema gli ambienti.

Queste ed altre possibili applicazioni per il grafene come la sua capacità schermante delle onde elettromagnetiche, ha portato la Comunità Europea a designarlo come Flagship “fiore all’occhiello” e oggetto di ricerche pesantemente finanziate.

Quello che occorre ora è la certezza che il grafene non abbia alcun lato oscuro e una pericolosità legata alla sua natura nanometrica che, in altri contesti, ha manifestato non solo dubbi ma anche dei divieti.

Infatti, con il Regolamento 2024/858 è stato vietato l’uso di cosmetici con sostanze normalmente ammesse, ma non utilizzabili in forma nanometrica.

Lo stesso biossido di titanio (utilizzato nel passato come colorante alimentare e base per creme solari protettive), che verrebbe in un futuro abbinato al grafene per avere una fotolisi più efficiente delle sostanze inquinanti, è sotto osservazione.

Visti tutti i potenziali impieghi speriamo solo di non doverci occupare in un futuro degli effetti collaterali, “indesiderati” del grafene dopo noti i casi costituiti dall’eternit o, più recentemente, da sostanze altamente inquinanti (PFAS e PFOA) implicati sia nella produzione del teflon che utilizzati, molto più comunemente, per impermeabilizzare tessuti, nelle schiume antincendio o negli imballaggi, anche alimentari.