Immaginate un futuro fatto da cellulari con schermi sottili come un foglio e pieghevoli, o computer dalle potenzialità di calcolo infinitamente più potenti di quelli attuali o ancora aerei di linea super leggeri che consumeranno pochissimo combustibile e permetteranno di compiere viaggi lunghissimi, anche nello spazio. Ebbene, questo futuro potrebbe non essere così lontano grazie alla scoperta di Andre Geim e Konstantin Novosëlov che, un po’ per caso nel 2004 mentre provavano a realizzare degli strati sottili di grafite, scoprirono il grafene. Ma cos’è questo materiale miracoloso che potrebbe cambiare il nostro futuro? Si tratta di uno strato di atomi di carbonio legati in un pattern a esagono che è un milione di volte più sottile della carta e fino a 200 volte più resistente dell’acciaio. Flessibile e resistente, sembra un ossimoro ma non lo è. 

A distanza di sedici anni dalla scoperta, abbiamo cercato di fare il punto su questa innovazione insieme a Vincenzo Palermo, responsabile delle attività sui materiali avanzati dell’Istituto Cnr-ISOF e vicedirettore del progetto “Graphene Flagship”, il più grande progetto strategico di ricerca lanciato dalla Comunità Europea. 

«Al CNR di Bologna (nello specifico all'Istituto per la sintesi organica e fotoreattività - ISOF) lavoriamo su varie applicazioni del grafene: lo mescoliamo con polimeri e fibre di carbonio per fare aeroplani migliori, lo mescoliamo con la plastica per usarlo nelle automobili, creiamo spugne porose di grafene per purificare aria o acqua, o elettrodi di grafene per fare sensori biologici. 

Per queste ricerche collaboriamo con circa 150 tra università e industrie in Europa, ad esempio collaboriamo con Airbus, Leonardo, Fiat» racconta il dottor Palermo. 

Il grafene non fu brevettato al momento della scoperta e questo ha permesso a molte aziende di sviluppare e successivamente brevettare metodi di produzione tra i più vari possibili abbattendo anche i costi di produzione che all’inizio erano molto elevati. Fra le varie aziende che hanno già messo in commercio prodotti realizzati usando il grafene c’è l’azienda bolognese Graphene-XT (www.graphene-xt.com): «Abbiamo brevettato un procedimento di produzione di grafene utilizzando l’acqua come liquido e non sostanze nocive per l’ambiente, permettendoci quindi di produrre grafene low cost con un approccio eco friendly» racconta l’ingegner Nicola Mirotta, responsabile trasferimento tecnologico di Graphene-XT. Un’innovazione che ha permesso all’azienda bolognese di applicare questo materiale in vari ambiti industriali come le vernici conduttive, gli inchiostri intelligenti per le stampanti ink-jet.

Tornando al mondo nanoscopico, un’altra caratteristica del grafene è che le cariche elettriche possono viaggiare attraverso di esso molto facilmente, è un ottimo conduttore, meglio del platino o del silicio. Anche l’industria dei computer potrebbe beneficiarne per creare processori sempre più veloci e potenti anche se in questo ambito ci sono problematiche da risolvere. 

«I transistor a base di grafene potrebbero in teoria essere molto più veloci di quelli al silicio; non è possibile, però, spegnerli completamente, quindi lo “zero” digitale dei transistor non sarebbe mai completamente zero, e questo rende al momento impossibile il loro uso per rimpiazzare il silicio. Le applicazioni più promettenti del grafene non sono per l’elettronica digitale ma per compositi, batterie, filtri, e telecomunicazioni» afferma Vincenzo Palermo. 

La scoperta del grafene non ha avuto l’effetto dirompente che ha avuto ad esempio la scoperta della lampadina ma può essere considerata una rivoluzione silenziosa che piano piano sta cambiando, in modo indiretto, il nostro futuro. Potrebbe ad esempio essere usato per filtrare il sale dall’acqua di mare, creando acqua addolcita e risolvere problemi legati alla siccità. Aerei più leggeri che consumeranno meno combustibile e quindi abbattimento dei costi dei biglietti aerei con impatto ambientale ridotto o ancora batterie meno costose rispetto a quelle al litio che potrebbe cambiare il futuro della mobilità. 

Il futuro è tutto da scrivere ed il grafene giocherà un ruolo fondamentale nei prossimi anni.