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Nobel per la Fisica a Andre Geim e Konstantin Novoselov

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Questo articolo è stato pubblicato il 05 ottobre 2010 alle ore 11:54.

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 che fosse 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 ad essere una miniera di informazioni per la ricerca di base, il grafene ha anche moltissime applicazioni pratiche: è il più forte materiale mai creato, 100 volte più forte dell'acciaio. Se si facesse un'amaca di un metro quadrato (fino ad 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 davvero eccezionale: migliore di ogni altro materiale. Inoltre è quasi trasparente ma è così denso che nemmeno l'elio, il più piccolo gas atomico, può attraversarlo. Il grafene è molto interessante da studiare per la ricerca di base (ha eccezionali proprietà quantistiche), ma ha anche già dato luogo a molte ipotesi di applicazioni: 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 che potrebbero essere usati nei satelliti, negli aerei o nelle auto.

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Inoltre «è già stato usato per creare transistor molto veloci: 300GHz, ma probabilmente si potrà raggiungere i teraherz», hanno detto gli esperti del comitato dei Nobel. I computer allora diventeranno molto più veloci e consumeranno meno energia. Il grafene potrebbe essere impiegato per sequenziare il Dna o per costruire sensori molto sensibili anche ai più bassi livelli di inquinamento: la sua struttura perfettamente regolare e omogenea permetterebbe di individuare anche una singola molecola che vi aderisse.

«Siamo all'inizio di un nuovo paradigma - ha detto Geim - è difficile capire cosa potremo fare con questo materiale. Immaginatevi 100 anni fa quando trovarono le fantastiche proprietà dei polimeri: nessuno sapeva cosa farci. Vent'anni anni dopo iniziò a diffondersi la plastica. Penso che il grafene ci potrebbe cambiare la nostra vita come fece la plastica».

In Italia sono in molti a lavorare su questo materiale, per esempio il Laboratorio europeo per la spettroscopia non lineare (Lens) di Firenze (dove si creano le strutture esagonali tipiche del grafene per studiare effetti di fisica fondamentale) e il laboratorio Nest (National Enterprise for nanoScience and nanoTechnology) nato da Scuola Normale di Pisa e dall'Istituto di Nanoscienze del Cnr. L'Istituto di microelettronica del Cnr a Catania e Bologna studia le applicazioni ambientali, per esempio i sensori, mentre a Trento l'Istituto per l'Officina dei Materiali (Iom-Cnr) indaga l'impiego nella diagnostica.

Nel 2000 Andre Geim ha vinto un IgNobel (i Nobel che fanno prima ridere e poi riflettere, giocosamente assegnati dall'università di Harvard) per aver fatto levitare una rana. L'esperimento servì a confermare la teoria che con il magnetismo indotto, in questo caso da un solenoide, è sempre possibile trovare un punto di equilibrio tra la forza di gravità e la repulsione magnetica, e venne pubblicato dall'«European Journal of Physics». «La cosa mi attrae di più del mio lavoro è fare cose che non sono mai state fatte prima», ha detto Novoselov. Chissà cosa ci dobbiamo aspettare.

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