Il Graphene, nuovo materiale del futuro dai mille utilizzi

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Duro come il diamante, plastico come la gomma. È una forma molecolare del carbonio che si ottiene a 1.000 °C e 250.000 atmosfere: ha inattese proprietà uniche e straordinarie. Le astronavi del futuro potrebbe essere prodotte in carbonio vetroso compresso.

Il carbonio, portato a circa 1.000 °C, cambia struttura: si trasforma in un materiale ultra-forte, ultra-leggero, elastico come la gomma ed elettricamente conduttivo.

Questa nuova struttura del carbonio offre non solo straordinarie proprietà, del tutto inattese, ma apre la strada a un nuovo campo di ricerca che potrebbe portare alla scoperta di classi di materiali mai osservati finora.

SIAMO ALL’INIZIO. Il carbonio è già noto per essere un elemento dai “mille volti”: quando gli atomi si aggregano a determinate temperature e pressioni danno origine alla grafite; a temperature e pressioni superiori diventano diamante, il materiale naturale più duro; in alcune condizioni, quando viene “esfoliato” diventa grafene, un materiale monodimensionale – uno strato dello spessore di un atomo – le cui applicazioni sono alla base di una rivoluzione industriale.

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Il grafene è una sfoglia dello spessore di un atomo.

Se lo si sottopone a temperature di 1.000 °C e a 250.000 volte la pressione atmosferica si ottiene un materiale che potrebbe essere utilizzato per le astronavi del futuro, tanto è resistente e leggero.

Zhisheng Zhao, della Yanshan University (Cina), coautore dello studio pubblicato in questi giorni su Science Advances, non nasconde l’entusiasmo: «È da tempo che cerchiamo un materiale così leggero e ad alta resistenza ed elasticità, che certamente permetterà straordinarie applicazioni spaziali e chissà quali altre!»

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Riscaldando il carbonio a 1000 °C, a pressioni 250.000 volte superiori a quella atmosferica, gli atomi si legano in parte come il grafene (in nero) e in parte come il diamante (rosso), dando origine a un materiale del tutto nuovo. | TIMOTHY STROBEL
Non è la prima volta che si sottopone il carbonio ad alte temperature e pressioni, ma non era mai stata trovata “la giusta combinazione” dei due parametri e il risultato non era stabile o non era quello desiderato. Zhao e colleghi hanno trovato la strada che permette al carbonio di formare una gamma molto varia di forme. In tali condizioni gli atomi di carbonio si legano in parte come grafite, in parte come diamante e in parte come grafene e questo conferisce al “nuovo materiale” caratteristiche del tutto inusuali e stabili.
La nuova struttura si chiama compressed glassy carbon (carbonio vetroso compresso): le sue applicazioni sono ancora tutte da inventare, mentre si pensa già di sottoporre altri materiali ai medesimi trattamenti perché potrebbero portare a scoperte davvero inusitate.
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