Nuovi materiali / La plastica del futuro

L’Europa ha calato l’asso di briscola, investendo un miliardo nella ricerca sul Grafene, il materiale che per molti sarà la “plastica del XXI secolo”; il grande progetto coinvolge istituzioni di diciassette Paesi, tra cui l’Italia ben due volte in prima linea: con il CNR da una parte e con Andrea Ferrari, professore di nanotecnologie all’università di Cambridge, laureato in ingegneria nucleare presso il Politecnico di Milano.

Ferrari e fra gli iniziatori della nuova avventura scientifica paneuropea. È stata la straordinaria potenzialità del Grafene a far incrociare la volontà britannica con quella europea, affiancando finanziamenti miliardari targati Bruxelles, con i milioni che Londra ha concesso al centro di Cambridge e ad altre università del Paese. Il Grafene si comporta come un materiale a due dimensioni, passaggio che ha illuminato la via verso ulteriori indagini scientifiche. «Un investimento mai visto neppure lontanamente – spiega Andrea Ferrari – perché gli stanziamenti sono nell’ordine dei milioni». Tanto e bastato per allertare le migliori menti dell’Unione Europea. Nove istituzioni, dalla Gran Bretagna alla Svezia, passando per gli scienziati del nostro CNR, hanno collaborato, ottenendo i fondi per preparare il “Flagship Grafene” da presentare a Bruxelles per “sfidare” decine di progetti concorrenti. Una ricerca di 600 pagine ha motivato le buone ragioni per credere in un materiale straordinario, più resistente del diamante, con una conduzione superiore al rame, flessibile come la gomma. L’iniziativa ha attratto l’attenzione di cinquecento istituzioni interessate a partecipare alla ricerca che verrà, ma alla fine i nove pionieri del progetto ne hanno selezionate settantasei. Dunque, trattasi di una collaborazione paneuropea, a conferma che l’interazione garantisce una massa critica di denari e cervelli capace di ridare slancio alla ricerca industriale europea. Un passo delicato riguarda lo sfruttamento industriale delle future scoperte, anche perché del miliardo Unione Europea, solo metà arriva dalle casse di Bruxelles. Gli altri 500 milioni devono essere mobilizzati dai Paesi membri. II ruolo delle singole nazioni (l’Italia si e impegnata a versare 50 milioni nei prossimi dieci anni) nel progetto Flagship deve essere ancora messo a punto, ma è certo che la ricaduta economica e occupazionale sarà prevalentemente in Europa». Dunque, si tratta di un materiale molto versatile, dalle eccellenti capacità meccaniche e fisiche, ritenuto dagli studiosi la base di una nuova rivoluzione basata sul Carbonio; le sue applicazione potrebbero essere molteplici e riguardare numerosi settori: per esempio, si potrà utilizzare al posto del Silicio per accumulatori che durerebbero più a lungo, immagazzinando più energia e ricaricandosi più velocemente; ma potrà anche favorire lo sviluppo e la diffusione di veicoli alimentati a idrogeno, poiché potrà essere utilizzato per la realizzazione di serbatoi ad altissima pressione e molto leggeri. Altre applicazioni potrebbero riguardare il settore dell’elettronica: grazie alle sue capacità di miniaturizzazione e di conducibilità elettrica, i fogli di Grafene potranno essere utilizzati per la realizzazione di innovativi circuiti integrati e per la creazione di componenti elettronici avanzati come elementi ottici, circuiti elettrici ad altissima frequenza, schermi flessibili da integrare con vestiti o col corpo umano, celle solari più efficienti, cellulari indossabili, aerei più leggeri e più efficienti da un punto di vista energetico. Tutto questo è pensabile per un futuro a medio termine. Ma possiamo anche spingerci più avanti: per esempio la “spintronica”, branca sperimentale dell’elettronica, con transistor basati sullo spin degli elettroni, per computer quantistici. Inoltre, data la sua resistenza 100 volte superiore a quella di “acciai ad alta resistenza” e il suo peso contenuto, potrà essere utilizzato per le carrozzerie di veicoli più sicuri, ma comunque più leggeri. Praticamente bidimensionale, è il materiale più sottile esistente, più resistente però del diamante. Stabile, ottimo conduttore di elettricità e calore, leggero ma densissimo, trasparente, duttile e incredibilmente versatile: un jolly dalle proprietà uniche, destinato a rivoluzionare l’industria in diversi campi. Grazie alle sue caratteristiche così speciali è una piattaforma tecnologica con applicazioni quasi illimitate. «Come altri materiali a base di Carbonio, il Grafene veniva considerato un po’ il fratello povero del Silicio, senza vere applicazioni in elettronica. Solo dagli anni ’90 con lo sviluppo delle nanotecnologie si è acquisito il know-how per sfruttare i nanomateriali a base di Carbonio e lo studio del Grafene ha quindi potuto proseguire molto speditamente dal 2004 in poi». Aggiunge Andrea Ferrari. La “flagship” – uno dei due progetti scelti tra le iniziative per i prossimi 10 anni, ha avuto grande sostegno dal ministro Profumo, dal presidente del Cnr Nicolais, da Cingolani del Istituto Italiano di Tecnologia e da tanti altri. Un ostacolo da superare potrebbe essere la produzione a basso costo del materiale. In sé il Grafene è economico da studiare; in fondo, semplificando, basta un pezzo di scotch e la punta di una matita per crearne un foglio. Servono, però, investimenti enormi per portarlo sul mercato. Poi, da un punto di vista pratico, ci sono le temperature molto elevate necessarie per produrlo. In ultimo, forse, l’enorme aspettativa che accompagna il progetto. Dunque riuscire a mantenere le promesse sarà una vera sfida.