CRONACA

Il grafene perfetto

NOTIZIE – Ecco altra “roba nano” di qualità che esce dritta dritta da un laboratorio italiano. Il risultato di una collaborazione far il CNR di Pisa e la Columbia University di New York è stata pubblicata qualche giorno fa sulla rivista Physical Review Letters. Sarah Goler e Vittorio Pellegrini del laboratorio NEST dell’Istituto di nanoscienza del CNR e della Scuola normale superiore di Pisa hanno fatto un’osservazione che potrebbe facilitare la vita a chi lavora col grafene. Pare infatti che questo “nanomateriale” si trovi in maniera del tutto naturale e in forma particolarmente pura nella comune grafite.

Viene chiamato grafene un singolo foglio di atomi di carbonio disposti in un reticolo regolare a nido d’ape. Questa struttura è considerata oggi uno dei materiali più promettenti e versatili, tanto che le ricerche in questo campo hanno meritato addirittura il più recente Premio Nobel per la Fisica.

“Oltre a una promessa per la tecnologia, il grafene è anche un laboratorio unico per gli studi di fisica fondamentale: nel suo reticolo bidimensionale si combinano meccanica quantistica e relatività e si manifestano fenomeni fisici altrimenti osservabili solo nelle condizioni estreme ricreate con gli acceleratori di particelle”, commenta Vittorio Pellegrini. “Ma per studiare la fisica nel ‘laboratorio-grafene’ servono campioni estremamente puri, in cui le imperfezioni del reticolo di carbonio non ostacolino l’emergere degli effetti relativistici. Per questo in tutto il mondo si cerca di produrre, con tecniche diverse, fogli di grafene di elevata qualità”.

Trovare questi fogli isolati e in forma purissima (che sorpassa quello del grafene prodotto in laboratorio ) nella grafite, composta da miliardi di fogli di carbonio sovrapposti, impilati uno sull’altro a meno di un nanometro, è un vero “colpaccio”. “Analizzando un blocco di grafite con tecniche di microscopia laser abbiamo scoperto la presenza di questi cristalli di grafene ultra-puri”, prosegue Pellegrini, “e, grazie a questa qualità, abbiamo potuto misurare per la prima volta un effetto quantistico mai osservato prima in questo materiale: la risonanza magneto-fononica, un particolare fenomeno dovuto all’accoppiamento degli elettroni relativistici del grafene con le vibrazioni del reticolo cristallino del grafene. In questi cristalli sarà quindi più facile studiare fenomeni di fisica fondamentale, solitamente molto sensibili alle imperfezioni presenti nel grafene prodotto artificialmente: la vita degli elettroni relativistici che vi risiedono è infatti così lunga da rendere possibili fenomeni come quello da noi osservato”.

L’interesse per il grafene come “tavolo di laboratorio” per eseguire studi di fisica fondamentale è in continua crescita. “Se per applicazioni come schermi flessibili serve grafene prodotto in larga scala e basso costo e qualità, per studiare la fisica fondamentale è essenziale che sia purissimo”, conclude Sarah Goler, studentessa della Columbia University che sta completando i propri studi alla Normale e al Nest: “avere a disposizione cristalli di qualità così alta apre la strada allo studio di molti fenomeni fondamentali, finora reso difficile proprio dalla mancanza del grafene ottimale”.

Qui un video che spiega come fare il grafene in casa

Federica Sgorbissa
Federica Sgorbissa è laureata in Psicologia con un dottorato in percezione visiva ottenuto all'Università di Trieste. Dopo l'università, ha ottenuto il Master in comunicazione della scienza della SISSA di Trieste. Da qui varie esperienze lavorative, fra le quali addetta all'ufficio comunicazione del science centre Immaginario Scientifico di Trieste e oggi nell'area comunicazione di SISSA Medialab. Come giornalista free lance collabora con alcune testate come Le Scienze e Mente & Cervello.

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