Nel 1884 Edwin Abbot pubblicò un romanzo che descriveva la vita delle figure geometriche in un mondo bidimensionale chiamato “Flatland”. L’opera è molto conosciuta ai nostri giorni, ma nessuno fino a oggi avrebbe mai pensato che il mondo descritto nel libro potesse esistere veramente. Almeno fino all’uscita su Science dell’articolo di alcuni ricercatori dell’Università di Manchester e dell’Istituto di Microelettronica di Chernogolovka in Russia: le due équipe sono riuscite infatti a realizzare per la prima volta un piano di carbonio dallo spessore di un solo atomo. Il foglio, chiamato “grafene”, è termodinamicamente stabile e, benché sia un metallo, si comporta come un transistor a semiconduttore, elemento base dell’architettura dei computer, dei cellulari e di quasi tutti i componenti tecnologici moderni. Fino a ora tutti i piani di materiale metallico così sottili, sono stati ottenuti mediante epitassia, deponendo, cioè, il materiale su un substrato esistente e non potevano esistere in forma isolata. Questa volta invece la tecnica usata si chiamata “peeling”: “Praticamente si parte da un blocco di grafite molto pura che può essere facilmente acquistato. Una parte di questo blocco di grafite viene attaccata a un opportuno supporto e poi utilizzando del nastro adesivo si staccano i fogli di grafene dalla superficie libera della grafite. Il piano di grafene finale si ottiene sciogliendo il nastro adesivo in un solvente”, spiega Aldo Di Carlo dell’Università di Roma “Tor Vergata”.Il grafene, oltre ad avere uno spessore pari a un atomo, possiede anche altre strane caratteristiche. Innanzi tutto lo si può considerare un nanotubo srotolato, oppure un fullerene bidimensionale. I nanotubi di carbonio hanno diverse proprietà che li rendono interessanti, essi, infatti, “possono essere sia semiconduttori che metallici, a seconda di come il foglio di grafene viene arrotolato per formare il nanotubo”, va avanti il ricercatore. “I Fullereni, invece, hanno una struttura sferica dove gli atomi di carbonio sono posizionati in maniera ordinata sulla superficie della sfera formando esagoni o pentagoni. Recentemente si è scoperto che se usati in miscele polimeriche possono aumentare l’efficienza delle celle fotovoltaiche organiche.”Per ora, stando all’articolo su Science, il grafene ha dimostrato “solo” di comportarsi come un transistor metallico. Questo tipo di transistor viene detto Metfet che sta per “Transistor ad Effetto di Campo Metallico”. Mentre i normali transistor a semiconduttore utilizzano esclusivamente un tipo di carica, positiva (lacune) o negativa (elettroni), il grafene, a seconda della tensione applicata, utilizza sotto una certa soglia le lacune, e sopra di questa gli elettroni. Questo comportamento è detto “ambipolare”, e ancora non è stato spiegato in maniera soddisfacente.Per ora i fogli di grafene sono grandi circa dieci micron, ma i ricercatori sperano di poter superare questo limite e poter sfruttare la loro scoperta nell’industria elettronica. “Le previsioni sono buone,” ha dichiarato Andre Geim, a capo del gruppo russo, “perché non ci sono limitazioni intrinseche sulle dimensioni laterali del grafene.” Ma come si può usare questo nuovo materiale? “I ricercatori della Philips hanno mostrato come ottenere dei circuiti elettronici utilizzando proprio il carattere ambipolare di alcuni materiali organici” dichiara Aldo Di Carlo, “Questa caratteristica può essere sfruttata, per esempio, per applicazioni optoelettroniche.” Come i Led, che vengono usati per scopi diversi, dai semafori ai megaschermi, con un notevole risparmio energetico. “Tra le altre applicazioni del grafene” continua Di Carlo, “possiamo considerare la realizzazione di sensori di gas o di deformazione, di strutture per lo schermo delle onde elettromagnetiche e di efficienti conduttori di calore”. Molti possibili utilizzi futuri, dunque, che dimostrano la versatilità e le potenzialità del carbonio, vera superstar della scienza dei materiali di questi ultimi anni.
