sabato, Dicembre 7, 2019
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Europio, l’elemento che ha portato la tavola periodica nell’euro

Il sistema periodico compie 150 anni: scopriamo l'Europio, una "terra rara" che possiamo avere tra le mani ogni giorno. Viene impiegata negli inchiostri anti-falsari delle banconote.


Nel poemetto La Terra Desolata di Thomas Stern Eliot del 1922, in più di un verso ci si imbatte in immagini che evocano inequivocabilmente suggestioni scientifiche, o perlomeno ispirate dalla dimensione puramente sensoriale e materiale: “… In fialette d’avorio e vetro colorato; Dischiuse, i suoi profumi stavano in agguato, sintetici e strani” o, ancora “Un bosco enorme sottomarino nutrito di rame; Bruciava verde e arancio, incorniciato dalla pietra colorata”.

T.S. Eliot, premio Nobel per la letteratura nel 1948, era in realtà anche un conoscitore della chimica, in particolare delle tecniche spettroscopiche, e forse per questo amava inserire palesi riferimenti agli elementi. Le commistioni tra elementi chimici e cultura si sono verificate spesso, non solo per iniziativa di uomini di scienza. Secoli prima della nascita di Mendeleev, il “ruvido piombo” e il “pallido argento” erano per esempio già protagonisti nelle opere di William Shakespeare. Gli elementi chimici, insomma, hanno un legame forte e di lunga data con la nostra cultura, le nostre società e i nostri stili di vita. A raccontare queste connessione sono le proprietà o anche gli stessi nomi degli elementi chimici, a volte molto più iconici da soli che la tavola periodica per intero.

È il caso dell’Europio, una “terra rara” non così popolare come altri elementi, ma che in realtà possiamo maneggiare in continuazione, quando per esempio usiamo una banconota da cinque euro.

Un po’ di Europio tra le mani

L’europio fa parte degli elementi del gruppo dei lantanidi, è il più reattivo delle terre rare, si presenta duro quanto il piombo e può essere facilmente modellato. Ha applicazioni tecnologiche e industriali principalmente in elettronica, ad esempio per la produzione dei fosfori usati nei vecchi televisori a tubo o nella produzione di alcuni laser, e in medicina nucleare, come agente di contrasto nelle risonanze magnetiche. Tutte funzioni piuttosto anonime, insomma, per quanto tecnologicamente essenziali e innovative. Ma se proviamo a illuminare degli euro di carta con luce ultravioletta, noteremo una serie di disegni altrimenti invisibili, realizzati con inchiostri fluorescenti proprio a base di Europio, che in questo caso arriva in soccorso per rendere più difficile la vita ai falsari.

Come è finito questo elemento nelle banconote dell’UE? La presenza dell’Europio non è casuale, molto probabilmente: ha che fare con la sua storia e, di conseguenza, con il suo nome.

Come tipico delle terre rare, la scoperta dell’Europio è legata a quella di un altro elemento, il Samario. Individuato per la prima volta nel 1879, a inizio ‘900 il Samario non era stato ancora del tutto caratterizzato con le tecniche spettroscopiche a disposizione all’epoca. Verso la fine del secolo, il chimico francese Eugène-Anatole Demarçay cominciò a maturare il sospetto che il campione di Samario che era riuscito a procurarsi non fosse purissimo, per ragioni che andavano indagate con attenzione. Nel 1901, la grazie alla tecnica della “separazione per cristallizzazione”, Demarçay aveva già raccolto diversi dati che in qualche modo consolidavano questi suoi dubbi.

Lo scienziato francese aveva infatti osservato nello spettro del Samario due righe separate che descrivevano, in realtà, non il solo Samario ma due elementi diversi. In un periodo di nuove e rivoluzionarie scoperte in chimica, grazie alla tavola periodica di Mendeleev che spalancò le porte all’esplorazione degli elementi, Demarçay decise di andare controcorrente e di non seguire una consuetudine particolarmente in voga in quel momento in fatto di denominazione delle nuove aggiunte alla tavola.

La scoperta diventò anzi un’occasione preziosa per mettere in discussione un certo attaccamento alle idee nazionalistiche che iniziavano a ingrossare in quegli anni e che influenzavano le scelte dei chimici. Spinto probabilmente anche dalle atmosfere della Parigi dell’Esposizione Universale del 1900, Demarçay diede un suo contributo simbolico per provare a guardare a un futuro libero dall’ossessione della nazione, sognando invece una Europa unita: nacque così l’Europio.

L’Europio nascosto

Nascosto nella riga delle terre rare, l’Europio è rimasto relegato a una conoscenza di nicchia, fino a che è stata presa la decisione di farne uso per la produzione delle nuove banconote del Vecchio Continente. Sono stati due chimici olandesi dell’Università di Utrecht, Freek Suijver e Andries Meijerink, a scoprire per primi nel 2002, non molto tempo dopo l’ingresso della nuova moneta, quale elemento si nascondesse negli inchiostri anti-contraffazione. Non è ancora chiaro se la scelta dell’Europio per gli inchiostri anti falsari sia stata effettivamente voluta per imprimere un ulteriore valore simbolico alle monete comunitarie o se si è trattato solo di una felice coincidenza. Secondo alcune ricostruzioni, gli autori di questa iniziativa sono stati gli stessi chimici che hanno analizzato i nuovi euro, senza poterlo rivelare per ragioni di segretezza, se non con i risultati di questo studio.

Abbiamo contattato il professor Meijerink, docente e ricercatore del Debye Institute for Nanomaterials Science (DINS) a Utrech in Olanda, per saperne di più su questo elemento tra i più iconici della tavola periodica e per ricostruire la sua storia insolita.

Lei e il suo collega, Freek Suijver, nel 2002 siete riusciti a tirar fuori l’Europio da una sorta di anonimato, scoprendolo negli inchiostri anti-contraffazione degli euro. Come vi è venuta questa idea? Avete usato tecniche particolari per l’occasione?

In quei giorni subito prima l’ingresso dell’euro, sui giornali leggevamo diversi resoconti sulle nuove banconote. Così venimmo a sapere che le banconote avrebbero avuto materiali luminescenti visibili solo sotto le lampade UV, come quelle che si vedono di solito vicino ai registratori di cassa nei negozi. Il nostro gruppo lavora proprio sui materiali luminescenti, così appena iniziarono a circolare le nuove banconote a gennaio 2002, decisi di togliermi la curiosità: ne analizzammo qualcuna sotto la luce ultravioletta e osservammo delle splendide luminescenze, nella forma di delle stelle rosse e blue e delle righe verdi. Per caratterizzare nel dettaglio le proprietà di luminescenza delle banconote, abbiamo analizzato quelli che si chiamano “spettri di eccitazione” e i “tempi di vita” delle luminescenze nei nostri laboratori. Con mia grande sorpresa, è venuti fuori che il responsabile delle emissioni rosse, verdi e blu era l’Europio.
Io ero particolarmente entusiasta di questa scoperta, l’Europio è da sempre l’elemento che più mi affascina nella tavola periodica e che studio fin dai tempi dell’università. Ho pensato subito che la sua presenza nelle banconote non poteva essere una coincidenza.

Infatti secondo molti l’Europio si trova nelle banconote dell’euro perché rappresenta un simbolo, per via del suo nome, ma non possiamo esserne certi. Lei è d’accordo con questa ipotesi, o ritiene sia stato scelto solo per le sue proprietà chimico-fisiche? Non era possibile scegliere altri lantanidi non dissimili?

In generale i lantanidi non sono molto dissimili tra loro. L’Europio però ha qualche specificità, si distingue e spicca tra tutti in particolare per le proprietà ottiche, ha una luminescenza molto marcata e i suoi ioni sono piuttosto versatili chimicamente. Si può legare in diversi composti e, a seconda dei casi, può emettere luce rossa, blu, verde, gialla, arancione. Del resto proprio per questo motivo già da tempo veniva abbondantemente utilizzato in dispositive ottici come le luci LED, i tubi fluorescent ecc. L’anti-contraffazione non sarebbe stata possibile in questo modo con altri lantanidi, quindi direi che l’Europio è diventato simbolico proprio grazie a queste sue peculiarità, non solo per il suo nome.

Nel suo libro Favole Periodiche. La vita avventurosa degli elementi chimici, Hugh Aldersay-Williams sostiene che siate stati voi a ispirare, se non addirittura suggerire, l’Europio come prima scelta ad alcuni rappresentanti della Dutch National Bank in visita presso i vostri laboratori…
È vero, alcuni esperti e tecnici della Dutch National Bank ci chiesero un incontro e vennero a trovarci verso la fine degli anni ’90, proprio per saperne di più circa i possibili materiali da usare nelle nuove banconote. Non lo so se il nostro lavoro e il nostro contributo li ha poi ispirati o quale fosse il loro ruolo e il loro potere decisionale in questa fase dell’avvio della nuova moneta. Dopo la nostra scoperta nel gennaio 2002 li ho poi ricontattati, ormai cinque anni dopo la loro visita. In prima battuta, il referente della National Bank sostenne di non sapere quale fosse l’elemento usato per l’anti-contraffazione. Tuttavia, appena dopo la pubblicazione del nostro lavoro sulla rivista della Royal Dutch Chemical Association, non tardò ad arrivare anche la loro conferma che, sì, effettivamente l’Europio venne usato per tutti e tre quei colori (rosso, verde e blu), ma questo senza rivelare, dopo nostra sollecitazione, altri dettagli sul composto che deve rimanere, per ovvie ragioni, un segreto. Da allora non abbiamo più avuto contatti in merito.

Quale futuro avrà questo elemento? Rimarrà legato inevitabilmente al suo nome emblematico, così importante per noi cittadini europei?

Vedo un futuro luminoso per l’Europio, è proprio il caso di dire. Non ci sono solo le banconote, ma una quantità enorme di dispositivi ottici ed elettrici in cui l’Europio è già usato (lampade LED a luce Bianca, display nei dispositivi mobili, schermi TV, e altro ancora) e in cui sarà ancora indispensabile. Poi c’è tutta una gamma di strumenti in cui è più “nascosto” ma non per questo meno importante, come negli scintillatori a raggi X per la diagnostica medica, in apparecchi di home security. In futuro inoltre potrebbe trovare applicazione nella moderna spintronica, per nuove generazioni di computer o per l’immagazzinamento dati, e i suoi composti potrebbero servire anche come agenti di contrasto negli scanner a risonanza magnetica. Non possiamo prevederlo con certezza, ma di sicuro è un elemento della tavola periodica che acquista sempre più importanza. Per questo, in omaggio al suo nome, possiamo promuovere con convinzione lo slogan MEGA: Make Europium Great Again.


Leggi anche: Atom2Vec, come un AI ha ricreato la tavola periodica in poche ore

Articolo pubblicato con licenza Creative Commons Attribuzione-Non opere derivate 2.5 Italia.    Immagine: Avij – Public Domain – Wikimedia Commons

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Marco Milano
Dopo gli studi in Scienza dei Materiali si è specializzato in diagnostica, fonti rinnovabili e comunicazione della scienza. Da diversi anni si occupa di editoria scolastica e divulgazione scientifica. Ha collaborato, tra gli altri, con l’Ufficio Stampa Cnr e l’agenzia Zadig.
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