Fine era silicio, è l'ora del grafene

[Morfeo]

Quasi per gioco, sei anni fa, due ricercatori russi, Kostya Novoselov (36 anni) e Andre Geim (51 anni), usando un normale nastro adesivo e un blocco di grafite (la stessa che sta al centro delle matite, carbonio puro), riuscirono a isolare il foglio più sottile del mondo: spesso quanto un solo atomo (di carbonio, naturalmente). Così impalpabile ed essenziale che viene considerato un materiale bidimensionale. Si chiama grafene.


Nessuno c'era riuscito prima. Non solo: molti credevano impossibile che un materiale così cristallino e sottile potesse essere stabile a temperatura ambiente. Il "gioco" dei due amici è stato premiato ieri con il Nobel per la fisica, un record per una ricerca così recente (pubblicata su «Science» nell'ottobre 2004) e per l'età di Novoselov: è il più giovane ricercatore ad avere preso il riconoscimento per la fisica dal 1973.

Meno facile, una volta "incollato" il sottilissimo strato di carbonio allo scotch, è stato capire che veramente si trattava di un unico strato di carbonio. Ma i due, oggi professori dell'università di Manchester, ci sono riusciti, lo hanno caratterizzato elettricamente mostrando che aveva le proprietà previste a tavolino. Oltre a essere una miniera di informazioni per la ricerca di base (ha eccezionali proprietà quantistiche), il grafene ha anche moltissime applicazioni pratiche: è il più forte materiale mai creato, 100 volte più dell'acciaio. Se si facesse un'amaca di un metro quadrato (fino a oggi sono riusciti a produrre fogli di 70 cm), sarebbe spessa quanto un atomo ma potrebbe reggere un gatto.

Come conduttore di elettricità funziona bene come il rame, e come conduttore di calore è eccezionale: il migliore. Inoltre è quasi trasparente, ma è così denso che nemmeno l'elio, il più piccolo gas atomico, può attraversarlo. Poiché è praticamente trasparente ma conduce elettricità, potrebbe essere usato per schermi tattili, o pannelli solari. Se inserito, nella plastica permetterebbe di fare materiali leggeri e sottili ma resistenti agli urti e alle alte temperature da usarsi nei satelliti, negli aerei o nelle auto. Inoltre «è già servito per creare transistor molto veloci: 300GHz, ma probabilmente si potranno raggiungere i teraherz», hanno detto gli esperti del comitato dei Nobel.

È formato da uno strato di carbonio spesso un atomo e questo lo rende il materiale più sottile al mondo: per ottenere una lastra di graphene alta un millimetro occorre sovrapporre tra loro un milione di questi strati. Ha una struttura esagonale formata da 6 atomi di carbonio uniti tra loro da legami molto resistenti: per bucare il graphene con un ago occorre esercitare una pressione di circa 41 newton/metro, come per il diamante. È così duro che un guscio d'uovo in graphene potrebbe sopportare tranquillamente il peso di un'automobile senza rompersi.
Andre Geim e Kostantin Novoselov lo hanno scoperto quasi per caso: si sono accorti che passando del normale scotch sulla mina di una matita vi restano attaccati minuscoli cristalli di carbonio. Ripetendo l'operazione più e più volte si ottiene una superficie di carbonio alta un atomo.
Ma un materiale così sottile e robusto dove potrebbe essere impiegato? Per esempio nello sviluppo di batterie di nuova generazione o nell'industria informatica. Il graphene ha eccezionali doti di conduttività elettrica e può resistere a tensioni un milione di volte superiori a quelle del rame. E basta orientarlo in modo diverso per trasformarlo in un semiconduttore dalle prestazioni di gran lunga più elevate rispetto al silicio. IBM sta già sperimentando un microchip in graphene da 100 GHz.


un bel fanculo alla legge di moore, chi sono i maggior produttori si silicio?

[Cesare]

Con il grafene si ragiona ancora in termini binari vecchi.

Il futuro sono materiali come il vetro e collegamenti in fibre ottiche usando i fotoni invece degli elettroni, passo necessario per i computer quantistici. Ma parliamo di 2020-2030, né Intel né IBM hanno ora interesse a fare un passo così complesso.