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Dalla vecchia matita al Grafene

Da un po di tempo si parla di una nuova scoperta tecnologica che sembra debba rivoluzionare il mondo della tecnologia, del più probabile candidato alla sostituzione del silicio. Si tratta del Grafene, cioè una molecola bidimensionale (in 2D) di grafite a dimensione nano-tecnologica (un nanometro = miliardesimo di metro). Tale scoperta è valsa il Premio Nobel della Fisica 2010 ai due ricercatori russi Andre K. Geim e Konstantin S. Novoselov, per aver messo in evidenza le caratteristiche di questo materiale bidimensionale: dalla elevata conducibilità e flessibilità alla formidabile durezza tipica del diamante, alla trasparenza e all'impermeabilità. A queste caratteristiche ne è stata aggiunta un'altra dai ricercatori dell'Università di Manchester, ovvero la capacità del grafene di autoripararsi.

Paolo Manzelli dell'università di Firenze spiega che : "Il grande interesse alle possibili applicazioni tecnologiche del Grafene e' conseguenza del fatto che la grafite è un materiale a base di carbonio facilmente reperibile e poco costoso, mentre l'interesse scientifico per Grafene è dovuto al fatto che la peculiare geometria a nido d'ape degli atomi di carbonio, da' origine a particolari proprietà elettroniche. Gli elettroni degli atomi di carbonio essendo confinati a muoversi nel piano bidimensionale entro una rete ad elevata simmetria esagonale, si trovano infatti nelle condizioni simili a quelle della superconduzione a bassa dispersione di energia. Tale proprieta' puo' diventare straordinariamente utile ad es. nel campo della nano-elettronica degli impianti fotovoltaici o dei computer quantistici super-veloci di dimensioni molto piccole rispetto a quelli in uso , e in tutte i casi in cui sara possibile sostituire con il Grafene i chips di silicio".

È di pochi giorni fa la notizia che sono stati messi a punto dei nuovi rilevatori realizzati con questo "materiale delle meraviglie" (così è stato definito), in grado di individuare le onde Terahertz. Una delle applicazioni possibili riguarda la realizzazione dei body scanner senza radiazioni ionizzanti (raggi x) nei controlli di sicurezza su passeggeri e nei controlli di qualità in processi industriali.

Vi riporto il testo tratto da: Le Scienze del 2 novembre 2012
Roma, 2 novembre 2012. È a firma italiana la nuova applicazione del grafene, reticolo di carbonio dello spessore di un singolo atomo, spesso indicato come 'materiale delle meravigliè per le sue speciali proprietà. Un gruppo di ricercatori dell'Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Nano), con colleghi delle Università di Cambridge e Montpellier, ha messo a punto un nuovo tipo di sensori che sfruttano il grafene per rivelare le onde terahertz. I dispositivi, come descritto sulla rivista 'Nature Materials', possono già essere impiegati per applicazioni nel campo della sicurezza e dei controlli di qualità.
"Nel reticolo del grafene gli elettroni sono in grado di muoversi con velocità estremamente elevate, di conseguenza il materiale risponde in modo molto efficiente quando i suoi elettroni sono investiti da radiazioneelettromagnetica, in particolare nello strategico intervallo di frequenze dei terahertz", commenta Vittorio Pellegrini, autore dello studio insieme ad Alessandro Tredicucci, Miriam Vitiello, Marco Polini e Leonardo Vicarelli del laboratorio Nest di Cnr-Nano e Scuola Normale di Pisa. "Abbiamo sfruttato questa 'marcia in più' per ottenere rivelatori con prestazioni potenzialmente superiori alle tecnologie attuali".
Le onde terahertz sono una radiazione elettromagnetica di frequenza di poco superiore alle microonde, ideale per applicazioni nei controlli di sicurezza su passeggeri e nei controlli di qualità in processi industriali, dato che penetrano vestiti, bagagli, scatole e imballaggi ma senza rischi per la salute. "Di fatto lo sfruttamento commerciale dei raggi terahertz, ad esempio per realizzare body scanner o controlli alimentari non distruttivi, è limitato dalle tecnologie di rivelazione che non sono abbastanza sensibili o veloci, o richiedono temperature bassissime", commenta Pellegrini.
"I nostri dispositivi sono in grado di eseguire imaging veloce su scala macroscopica e a temperatura ambiente e sono una dimostrazione pratica di nuova tecnologia resa possibile dal grafene. L'operatività è stata testata per 'radiografarè una confezione in cartone contenente capsule da caffè in alluminio: l'immagine prodotta dal sensore mostra chiaramente e con buona risoluzione le capsule e le intercapedini di aria", aggiunge Andrea Ferrari dell'Università di Cambridge e coautore dello studio, finanziato dal ministero dell'Istruzione, università e ricerca (Miur) tramite due progetti Futuro in Ricerca 2010.
La ricerca sul grafene continua a dare risultati sorprendenti e a raccogliere investimenti in risorse umane e finanziarie in tutto il mondo. In questi giorni è stato presentato all'Unione Europea 'Flagship Grafene', un progetto di ricerca di scala mai vista prima in Europa, di cui Ferrari e Pellegrini sono coordinatori per Regno Unito e Italia. "Abbiamo proposto una 'roadmap' per creare una nuova tecnologia basata sul grafene e altri materiali bidimensionali nei prossimi 10 anni, supportata da 80 istituzioni e industrie con oltre 120 gruppi di ricerca", conclude Ferrari. "Nei prossimi mesi l'Ue deciderà se erogare un finanziamento di un miliardo di euro, sarebbe un'importante opportunità per mantenere l'Europa leader non solo nella ricerca di base su questo materiale, ma soprattutto nelle sue applicazioni industriali".

La scienza è dopotutto un'arte,

una questione di consumata abilità

nel condurre la ricerca.

John Dewey