Il Nobel al “materiale delle meraviglie”

Ieri è stato assegnato il premio Nobel per la fisica ad Andre Geim, 51 anni, e a Konstantin Novoselov, 36 appena, entrambi professori presso l’Università di Manchester, premiati a soli sei anni dalla scoperta del garfene: il materiale più forte e più sottile mai conosciuto dal genere umano, sottile quanto un atomo, ma 100 volte più forte dell’acciaio. I due premi Nobel ci sono riusciti sei anni fa, quasi per caso, utilizzando un semplicissimo nastro adesivo e del carbonio puro. Incollando un sottile strato di carbonio al nastro adesivo sono arrivati in seguito alla conclusione di aver creato un unico strato di atomi di carbonio, densamente imballati in un reticolo cristallino a nido d’ape, tanto sottile ma al tempo stesso resistente e stabile a temperaura ambiente. Il grafene si è dimostrato un ottimo conduttore di elettricità, come il rame, e di calore (molto meglio rispetto ad altri materiali già noti). 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. Nessuno c’era riuscito prima. Non solo: molti credevano impossibile che un materiale così cristallino e sottile potesse essere stabile a temperatura ambiente. Esposta in un articolo dell’ottobre 2004 sulla rivista Science, la scoperta ha già fatto guadagnare a due ricercatori russi una serie di prestigiosi riconoscimenti, dall’EuroPhysics Prize alle medaglia dell’Accademia delle Scienze degli Stati Uniti e della Royal Society. I due peraltro sono fra gli scienziati più giovani mai premiati dal Nobel (come detto 52 anni Geim, originario di Soci, sulle rive del Mar Nero, appena 36 Novoselov di Nizhny Tagil, sugli Urali, entrambi attivi in Gran Bretagna all’Università di Manchester). Il loro “foglio delle meraviglie”, 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 teraher. Quest’anno, gruppo di ricerca della IBM è riuscito a realizzare un transistor al grafene con una frequenza di funzionamento massima di 100 GHz; analoghi transistor realizzati con tecnologie al Arseniuro di gallio hanno una frequenza massima di 40 GHz. Usando una tecnologia a base di grafite i ricercatori del CERN (quelli del Large Hadron Collider) potrebbero realizzare esperimenti sulle particelle elementari a velocità che ora possono soltanto sognare. I ricercatori sperano molto nel grafene, dice Geim, con gli ottimisti impegnati a fotografare il passaggio all’era del carbonio dopo quella del silicio e i pessimisti convinti che l’impatto del nuovo materiale sarà giusto un po’ meno drastico di quello che molti sostengono. Nel mentre le previsioni stabiliscono per il 2024 il passaggio di consegne definitivo tra silicio e grafene. “Non abbiamo mai finito di imparare le meraviglie della meccanica quantistica”, commenta Roberto Petronzio, presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), per il quale il premio assegnato ieri “segna un ulteriore trionfo di questa scienza che sempre più entra nella vita di tutti i giorni”. “Infatti, la meccanica quantistica – ricorda Petronzio – regge tutta la fisica, dalla fisica dell’infinitamente piccolo, con lo studio della struttura dei materiali, alla fisica di LHC, il più potente acceleratore di particelle del mondo”. Ricordiamo che la fisica LHC è studiata soprattutto nei laboratori del nostro Gran Sasso, con una macchina, chiamata appunto Large Hadron Collider (LHC), che con i suoi 26 chilometri di circonferenza, è la più grande al mondo, schermata da mille e trecento metri di roccia per proteggere particelle minuscole e poterle studiare e una torre di seicento metri, per poter registrare lampi impercettibili all’occhio umano. I laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Infn rappresentano in questo senso l’esempio più conosciuto che abbiamo nel nostro Paese.

Carlo Di Stanislao