Qual è il materiale più sottile esistente?

È il grafene. Per averlo, basta passare la matita sullo scotch.

grafene

Il materiale più sottile esistente è il grafene, costituito da un solo strato di atomi di carbonio, 200 mila volte più sottile di un capello. È un materiale “giovane”, prodotto in laboratorio per la prima volta sei anni fa a partire dalla grafite, la forma più comune del carbonio, di cui sono fatte le matite.

 

A dispetto della sua apparente semplicità, il grafene ha capacità sorprendenti, tanto che i suoi scopritori – gli scienziati di origine russa Andre Geim e Konstantin Novoselov – hanno vinto il premio Nobel per la fisica nel 2010.

Straterello “magico”. La prima sorpresa che il grafene riserva è la facilità con cui si può produrre: basta passare una matita su un nastro adesivo (Ti piacciono le matite? Non perderti queste foto di Paul Lung).

Il grafene, inoltre, è cento volte più resistente dell’acciaio, è un ottimo conduttore di elettricità (paragonabile al rame) e di calore, è molto flessibile ed è impermeabile a liquidi e gas. Infine, una corrente elettrica anche debole può renderlo magnetico, e questo introduce un nuovo modo per “trasformare” l’elettricità in magnetismo.

Applicazioni. Tutte queste proprietà rendono il grafene particolarmente adatto ad applicazioni tecnologiche. Gli scienziati stanno infatti studiando il modo di utilizzarlo per realizzare transistor veloci, touch screen, celle solari, e materiali super leggeri ma molto resistenti agli urti e al calore.

Come è stato scoperto. A scoprire il grafene, nel 2004, è stato il russo Andre Geim, fisico all’Università di Manchester (UK) e unico scienziato al mondo ad aver vinto sia il Nobel sia l'igNobel. Geim era partito con l’idea di prendere un pezzo di grafite e levigarlo per renderlo sottilissimo. Ben presto, però, annunciò di averne prodotto un singolo strato monoatomico: nasceva così il grafene.


In teoria, uno strato monoatomico di un qualsiasi materiale non potrebbe esistere. «Il motivo è che viviamo in un mondo 3D», spiega Geim, «quindi le strutture 2D come il grafene non potrebbero formarsi: tenderebbero a distorcersi per creare strutture 3D, come la grafite, i fullereni e i nanotubi. Però noi abbiamo creato il grafene in modo diverso: lo abbiamo ottenuto dalla grafite». Insomma, è impossibile creare il grafene facendo aggregare uno per uno gli atomi di carbonio, ma è possibile “rubare” uno strato già formato da un blocco di grafite.

Velocissimi. Convincere la comunità scientifica internazionale dell’esistenza del grafene non è stato facile. «Ci abbiamo messo quasi un anno», spiega Geim: «la prova definitiva è arrivata grazie a misure di tipo elettrico». Si è visto che il nuovo materiale è trasparente e duro come il diamante, è flessibile e conduce benissimo il calore e l’elettricità. Nel grafene, infatti, gli elettroni (le particelle che, spostandosi, creano l’elettricità) si comportano come se fossero leggerissimi e si muovessero quasi alla velocità della luce nel vuoto.

14 Gennaio 2012