Dal grafene, la lampadina più sottile al mondo

0
33
Roma, 2 mar. (askanews) - Delineare le linee guida per lo sviluppo della ricerca e del trasferimento tecnologico del grafene, e di altri materiali sottili, almeno per i prossimi 10 anni. Questo l'obiettivo della road map tracciata da Flagship Grafene - progetto finanziato dalla Commissione europea e dagli Stati membri per lo sviluppo del grafene e altri materiali bidimensionali - per portare le scoperte e le invenzioni sul grafene nel mercato nei prossimi 10 anni. Alla stesura del documento hanno partecipato più di 60 scienziati, sia del mondo della ricerca pubblica che quella industriale. L'Italia è tra i primi Paesi coinvolti nell'iniziativa con 23 istituti e aziende partner coinvolti (su un totale di 142), rappresentati in Europa dal Consiglio Nazionale delle Ricerche e dall'Istituto Italiano di Tecnologia. Il documento - spiega una nota congiunta Cnr-IIT - illustra la realizzazione di nuovi materiali basati sul grafene o altri materiali sottili attraverso processi riproducibili su scala industriale e sicuri per la salute delle persone e dell'ambiente, e la loro applicazione in nuovi dispositivi tecnologici. Otto le aree di applicazione identificate come di interesse per lo sviluppo dell'economia europea, e per cui è stato tracciato un piano di immissione nel mercato, dallo studio in laboratorio alla realizzazione del prototipo: produzione, elettronica analogica e digitale, elettronica flessibile, fotonica ed optoelettronica, sensori, conversione e immagazzinamento di energia, materiali compositi e dispositivi biomedici. Nei prossimi 3 e 5 anni i primi prototipi industriali saranno nel campo dei materiali compositi, biosensori, optoelettronica ed energia, quali celle solari, batterie e supercondensatori. I dispositivi per applicazioni mediche e nell'elettronica per l'immagazzinamento di dati richiederanno invece una decina d'anni per il loro sviluppo. Grazie alla roadmap, il futuro del grafene ha uno scenario di prodotti abbastanza chiaro: dispositivi elettronici completamente flessibili, dagli schermi alle batterie, le quali aumenteranno in efficienza, diminuendo in impatto ambientale; le sviluppo di memorie RAM ad alta prestazione e capacità; nuovi materiali compositi con migliori proprietà termiche e meccaniche, quali flessibilità, robustezza e leggerezza. I nuovi materiali potranno, inoltre, essere utilizzati per protesi biomediche a basso rigetto: dall'impianto osseo a quello cerebrale. "Le prospettive in Italia sono promettenti. Il piano, infatti - commenta Francesco Bonaccorso ricercatore dei Graphene Labs dell'IIT che ha avuto un ruolo primario nella stesura del lavoro -, ha coinvolto 19 autori e 10 istituzioni e industrie nel nostro Paese. Il prossimo passo sarà il coinvolgimento attivo di tutto il tessuto produttivo nazionale". I Graphene Labs dell'IIT sono coordinati da Vittorio Pellegrini, responsabile per la Flagship del programma "energia", e insieme al Cnr rappresentano l'Italia nel consorzio europeo. "Il grafene - osserva Vincenzo Palermo del Cnr, responsabile del settore nanocompositi della Flagship e tra gli autori del documento - non è solo un nuovo materiale ma una nuova piattaforma tecnologica che ci permette di lavorare con materiali spessi un solo atomo".

Il grafene è di certo uno dei materiali più interessanti tra quelli presenti sulla scena scientifica mondiale; delle sue proprietà, che vanno dalla resistenza meccanica alla flessibilità, abbiamo già parlato qui.

Le molteplici applicazioni che potrebbero riguardare il grafene in un futuro più o meno prossimo vanno aumentando giorno per giorno; di recente, come riportato da Nature Nanotechnology, un gruppo di ricercatori della Columbia University e del Kriss (Korea Research Institute of Standards and Science) ha messo appunto un sistema capace di sfruttare le proprietà termiche del grafene per creare un sistema di illuminazione di dimensioni microscopiche: “la lampadina più sottile al mondo”, come la definisce James Hone, docente di ingegneria alla Columbia University.

Dal grafene alla luce

Alla base del progetto del gruppo di ricerca si trova la trasformazione di uno strato di grafene, molto sottile, in un circuito elettrico.

Il grafene applicato all'illuminazione - Credits immagine: Young Duck Kim/Columbia Engineering
Il grafene applicato all’illuminazione – Credits immagine: Young Duck Kim/Columbia Engineering

Per far questo, le strisce di grafene, invisibili a occhio nudo, sono state collegate a degli elettrodi metallici, per poi attivare la corrente; in virtù del riscaldamento della striscia per effetto Joule (il fenomeno che porta determinati materiali a surriscaldarsi quando attraversati da corrente elettrica), questa raggiunge temperature vicine ai 2500°C, alle quali può emettere luce nello spettro del visibile all’occhio umano.

“La luce emessa dal grafene, spesso quanto un solo atomo”, commenta Young Duck Kim, coordinatore del progetto “è così intensa da essere visibile a occhio nudo, senza ulteriori ingrandimenti”.

La scoperta del team di Kim potrebbe avere un forte impatto sull’industria dell’illuminazione industriale e civile nei prossimi anni; il grafene potrebbe aprire le porte alla creazione di nuove lampadine capaci di sostituire quelle odierne, in gran parte realizzate a led.

Sempre secondo il capo progetto sudcoreano, entro cinque anni le industrie del settore dovrebbero essere in grado di produrre e mettere sul mercato lampadine al grafene trasparenti e flessibili (proprio come le strisce di grafene alla base del tutto), che potrebbero raggiungere il successo commerciale entro il prossimo decennio.

Alessandro Mercuri

 

NESSUN COMMENTO