Che cos'è il grafene?
Il grafene è un termine per una struttura speciale o un allotropio di atomi di carbonio in cui si autoassemblano in sei anelli di atomi di carbonio a doppio legame in fogli bidimensionali. A scala atomica, il grafene ricorda la struttura del filo di pollo, o quella di una recinzione a maglie di catena, ed è una struttura bidimensionale ripetuta che, quando ripiegata in cilindri, è conosciuta come un nanotubo di carbonio o, quando modellata in una sfera , viene spesso definito buckyball o fullerene. Una delle aree più comuni in cui i fogli di grafene esistono naturalmente e sono prodotti in piccole quantità si trovano in quelle che sono comunemente etichettate come matite di piombo, che rimuovono i fogli del reticolo di carbonio dalla punta della matita quando viene abrasa contro la carta, lasciando segni di matita familiari .
Sia i materiali grafitici che la ricerca sulla tecnologia del grafene sono considerati così importanti nel 21 ° secolo che ha vinto due premi britannici all'Università di Manchester il premio Nobel per la fisica nel 2010. Andre Geim, fisico olandese-russo, e Konstantin Novoselov , un fisico russo-britannico, ha scoperto un metodo pratico per produrre singoli strati atomici di grafene. Le applicazioni per strati atomici di grafene spaziano dalle forme molto dense di archiviazione dei dati nei computer agli ultracapacitatori per immagazzinare energia elettrica e celle solari flessibili che potrebbero sostituire difficili da lavorare con il silicio. L'esclusiva forma bidimensionale dei fogli di grafene li rende utili anche nella ricerca della fisica delle particelle nelle strutture dell'acceleratore nucleare, dove possono avere una massa a riposo pari a zero, consentendo loro di esibire tratti del principio di incertezza di Heisenberg quando bombardati da flussi di elettroni relativistici.
Le molte potenziali applicazioni commerciali per il grafene hanno portato a un costante aumento degli articoli pubblicati dalla comunità scientifica. A partire dal 2011, sono stati depositati oltre 25.000 documenti di ricerca e brevetti per applicazioni di grafene, con la media annuale che è passata da 157 nel 2004 a oltre 2.500 documenti nel 2010. Gli sviluppi nella fotonica del grafene e nei dispositivi optoelettronici è uno dei campi più promettenti da ricercare. Questo perché il materiale potrebbe migliorare l'efficienza dei pannelli a diodi a emissione di luce (LED) utilizzati in tutto, dagli schermi di computer e televisori ai sensori di luce. Il grafene renderebbe tali schermi flessibili e più durevoli, sostituendo la necessità di utilizzare metalli rari e talvolta tossici nella loro fabbricazione, come platino e indio.
Una delle principali proprietà del grafene che lo renderebbe utile come touchscreen flessibile per un bancomat (ATM) o una cella solare è che può essere sia trasparente per il passaggio della luce sia un efficiente conduttore elettrico allo stesso tempo. Non è stato fino a quando nel 2010 non è stato assegnato il Premio Nobel per la fisica, tuttavia è stato possibile un modo semplice di produrre grandi quantità di singoli strati atomici del materiale. Dalla pubblicazione della metodologia di produzione da parte dei ricercatori dell'Università di Manchester, gli scienziati sudcoreani hanno trovato il modo di ampliare il processo per produrre fogli di materiale che possono essere utilizzati per schermi di computer e televisori di dimensioni standard.