Cos'è il grafene?

Il grafene è un termine per una struttura speciale o un altropio di atomi di carbonio in cui si autoassembliano in sei anelli di atomo di carbonio a doppio legame in fogli bidimensionali. A una scala atomica, il grafene ricorda la struttura del filo di pollo, o quella di una recinzione di collegamento a catena, ed è una struttura bidimensionale ripetuta che, se piegata in cilindri, è noto come nanotubo di carbonio o, se modellato in una sfera, viene spesso definita un buckyball o un fullerene. Una delle aree più comuni in cui i fogli di grafene esistono in modo naturale e sono prodotti in piccole quantità sono in quelle che sono comunemente etichettate erroneamente come matite di piombo, che sfregano i fogli del reticolo di carbonio dal punto della matita quando viene abrasa contro la carta, lasciando i segni di matita familiari.

Sia i materiali grafitici che la ricerca sulla tecnologia del grafene sono considerati così importanti nel 21 ^{St secolo da vincere due rese con sede nel Regno UnitoArcieri dell'Università di Manchester il premio Nobel in fisica nel 2010. Andre Geim, un fisico olandese-russo, e Konstantin Novoselov, un fisico russo-britannico, hanno scoperto un metodo pratico per produrre singoli strati atomici di grafene. Le applicazioni per strati atomici di grafene abbracciano lo spettro da forme molto dense di archiviazione dei dati nei computer a ultracapacitatori per archiviare 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 anche utili nella ricerca sulla fisica delle particelle presso le strutture dell'acceleratore nucleare, dove possono avere una massa a riposo di zero, permettendo loro di mostrare tratti del principio di incertezza di Heisenberg quando sono bombardati.}

Le molte potenziali applicazioni commerciali per il grafene hanno portato a un costante aumento dei documenti pubblicati da parte della comunità scientifica. A partire dal 2011, sono stati presentati oltre 25.000 documenti di ricerca e brevettiLe applicazioni di grafene, con il salto medio annuale da 157 nel 2004 a oltre 2.500 articoli nel 2010. Gli sviluppi nei dispositivi di fotonica e optoelettronica di grafene sono uno dei campi più promettenti. Questo perché il materiale potrebbe migliorare l'efficienza dei pannelli di diodo (LED) emessi dalla luce utilizzati in tutto, dagli schermi di computer e televisori ai sensori di luce. Il grafene renderebbe tali display flessibili e più durevoli e sostituiranno la necessità di utilizzare metalli rari e talvolta tossici nella loro produzione, come il platino e l'indio.

Una delle proprietà principali del grafene che lo renderebbe utile come touchscreen flessibile per una macchina di cassiere automatizzata (ATM) o una cella solare è che può essere trasparente sia per il passaggio della luce che per un efficiente conduttore elettrico allo stesso tempo. Non è stato fino a quando il premio Nobel in fisica non è stato assegnato nel 2010, tuttavia, è stato possibile un modo semplice per produrre grandi quantità di singoli strati atomici del materialeble. Dalla pubblicazione della metodologia manifatturiera dei ricercatori dell'Università di Manchester, gli scienziati sudcoreani hanno trovato un modo per aumentare il processo per produrre fogli del materiale che possono essere utilizzati per gli schermi di visualizzazione di computer e televisione di dimensioni standard.