Cos'è il Grafene?

 Il grafene: molti di noi ne hanno sentito parlare per la prima volta per la sua presunta (e sempre smentita) presenza nel vaccino anticovid.

Una storia di cui avevo già parlato su twitter e che è stata spiegata benissimo su queryonline (link: https://www.queryonline.it/2021/11/16/grafene-e-vaccini-genesi-di-una-bufala/)

Non ci ritorneremo (perché è totalmente inutile ed è stata spiegata): ma capire di costa si sta parlando è importante.

I "NO TUTTO" ovviamente vedono nel grafene un nemico, accecati dalla loro stupida ignoranza, e credono che sia il simbolo di un transumanesimo futurista in cui saremo delle vere e proprie macchine. Le bufale su questo argomento sono notevoli e ricche di fantasia e decisamente vanno in controtendenza con l'evoluzione e l'andamento del mondo.

Sicuramente non vi è ALCUNA TRACCIA DI GRAFENE nel vaccino e la somministrazione dello stesso, che ha cambiato la pandemia in nostro favore, non ci farà trasformare in robot.

Anche i costi del grafene, per logica (un tempo quasi 50.000 euro a grammo, oggi per fortuna diminuiti), renderebbero stupido ed antieconomico aggiungerlo al vaccino. Ma la logica totalmente assente (se non quella fallace) è tipica dei complottisti e di persone che credono ad ogni cosa che viene condivisa per creare e guadagnarci su paure totalmente irrazionali.

Occorre quindi dare una spiegazione e fare comprendere, a quei pochi che vorranno capire, che in realtà il grafene ha delle enormi potenzialità ed applicazioni in tutta una serie di ambiti.

Chi meglio del CNR per spiegarne le qualità?

"Il grafene è un foglio di atomi di carbonio disposti a formare un reticolo esagonale. Ogni singolo foglio è spesso quanto un solo atomo, e quindi in confronto ha un’estensione laterale enorme, come un lenzuolo molto flessibile eppure resistente. Per questo si parla di grafene come di un materiale bidimensionale, in cui esistono solo le due dimensioni del piano, mentre la terza è zero! La grafite è composta da tanti di questi fogli messi assieme uno sull’altro, e se consideriamo la grafite come un libro, il grafene è come una delle pagine che lo compongono. Anche se la grafite era studiata intensamente da tempo, solo nel 2004 si è scoperto che uno suo singolo foglio ha proprietà molto diverse e che, a volte, una pagina sola è meglio di un intero libro."

Nel 2004 due scienziati russi emigrati a Manchester, Andrej Gejm e il suo studente Konstantin Novosëlov, cercarono di ottenere delle strutture molto sottili di grafite. L’idea era di paragonare le proprietà di strati sottili e piatti di grafite con quelle dei nanotubi di carbonio, già noti da tempo. Per assottigliare sempre più delle scaglie di grafite Gejm e Novosëlov provarono a usare del nastro adesivo, un metodo molto semplice ma efficace. Attaccando e staccando due pezzi di scotch con in mezzo un fiocco di grafite, si ottenevano strati sempre più sottili, che potevano poi essere trasferiti su un pezzo di silicio. Il procedimento funzionò; Gejm e Novosëlov trovarono fogli abbastanza larghi da essere visibili otticamente ma spessi solo tre, due, o anche un solo atomo di carbonio.  Grazie alla facilità del metodo di produzione riuscirono a studiare le proprietà elettriche di un singolo foglietto di grafene. E scoprirono di aver trovato un tesoro.

I due scienziati hanno ricevuto il Premio Nobel per la Fisica nel 2010, in riconoscimento della loro conquista.

Il “metodo dello scotch” utilizzato a Manchester, era così semplice ed efficace che lo studio di questo materiale è cresciuto molto rapidamente, e ora centinaia di laboratori nel mondo si dedicano a vari aspetti della ricerca sul grafene.

Le proprietà

Perché il grafene è così speciale?

La grafite è un buon conduttore di cariche elettriche, ma il modo in cui le conduce è abbastanza convenzionale, simile a quello dei metalli. Se però si assottiglia la grafite sino ad arrivare a pochi strati di grafene, gli elettroni sono costretti a muoversi lungo il piano di questi fogli. In un singolo foglio di grafene, il movimento degli elettroni è praticamente bidimensionale. Così gli elettroni sono costretti a viaggiare attraverso il reticolo del grafene e questa struttura periodica influenza il loro modo di essere, al punto che gli elettroni viaggiando nel grafene diventando equivalenti a particelle senza massa simili a neutrini, ma elettricamente carichi.

“Studiare l’elettrodinamica quantistica in laboratorio e a temperatura ambiente è come avere il Cern sulla scrivania” 

Questo cambiamento non è dovuto a una qualche proprietà “magica” del grafene, bensì alla simmetria esagonale del suo reticolo. Gli elettroni nel grafene acquisiscono così un’altissima mobilità, cento volte maggiore di quella che hanno, ad esempio, nei pur velocissimi transistor al silicio; si comportano come particelle balistiche, piccoli proiettili che viaggiano per distanze molto grandi (su scala microscopica) senza essere deviati.

Il comportamento unico degli elettroni nel grafene permise immediatamente di osservare interessanti fenomeni quantistici, a temperatura ambiente e in campioni prodotti semplicemente usando del nastro adesivo. Poter fare esperimenti di elettrodinamica quantistica senza usare acceleratori di particelle e a temperatura ambiente era come, citando le parole di Andrej Gejm, «avere il Large Hadron Collider del Cern sulla scrivania».

Anche se le proprietà elettroniche e fisiche furono le prime a eccitare gli scienziati, il grafene ha molte altre proprietà eccezionali. È molto stabile meccanicamente: un singolo foglio di grafene, spesso quanto un solo atomo, può essere manipolato e deformato, resistendo a pressioni anche elevate. Può condurre elettroni più velocemente del silicio, come già accennato, e trasportare calore meglio del rame. A causa della sua struttura compatta è praticamente impermeabile alle molecole e a tutti i gas. Come la grafite, è chimicamente stabile all’aria e alla luce. Si può inoltre modificare (funzionalizzare) chimicamente per cambiarne le proprietà. Le eccezionali caratteristiche di questo materiale lo rendono promettente per svariate applicazioni e sono centinaia, in tutto il mondo, i gruppi di ricerca che stanno cercando di portare questo materiale dal banco di laboratorio allo sviluppo di una nuova tecnologia e di prodotti a base di grafene.

La prima idea per utilizzare il grafene è stata, naturalmente, quella di sfruttare l’enorme mobilità delle sue cariche per realizzare transistor e microchip più veloci di quelli di silicio, oggi alla base di tutti i computer e telefoni cellulari. In effetti, i ricercatori sono riusciti a produrre singoli transistor o anche semplici circuiti capaci di funzionare a frequenze elevatissime, di centinaia di gigahertz. Il grafene, dunque, è destinato a soppiantare il silicio perché più veloce e performante? Sfortunatamente, no. Per due motivi, uno scientifico, l’altro economico. Il primo motivo è che il grafene conduce molto, troppo bene, cariche elettriche sia positive che negative. È quindi molto difficile “spegnere” un transistor a base di grafene. Mentre un transistor al silicio può essere acceso e spento, assumendo i valori “0” e “1” che sono alla base dell’elettronica digitale, un transistor al grafene al massimo può passare da “molto acceso” a ”poco acceso”. Questo è un limite che gli scienziati stanno cercando di risolvere in vari modi, anche abbastanza fantasiosi, ad esempio tagliando piccole strisce di grafene per limitare in qualche modo il trasporto di elettroni. Il secondo motivo è economico. Anche se, in futuro, si riuscirà a creare transistor al grafene efficienti ma controllabili, è difficile che il grafene soppianti il silicio. La tecnologia del silicio è vecchia di sessant’anni, estremamente ottimizzata e robusta, e l’industria microelettronica richiede impianti davvero costosi: una singola fabbrica del colosso Intel può arrivare a costare quanto il bilancio di un piccolo Stato. Difficilmente le industrie microelettroniche smantelleranno i loro impianti esistenti basati sul silicio per avventurarsi in una nuova tecnologia, per quanto vantaggiosa. Il grafene quindi non sostituirà il silicio. È più probabile, invece, che sia utilizzato in applicazioni impossibili per il silicio, ad esempio per dispositivi elettronici su plastica, flessibili e resistenti. Cellulari, computer e televisori “arrotolabili” sono il Santo Graal del settore microelettronico. Colossi come Samsung, Nokia o LG stanno investendo moltissimo per sviluppare questi prodotti e hanno già presentato al pubblico vari prototipi flessibili. I materiali attualmente usati per l’elettronica, in primis il silicio, sono di solito cristallini e fragili, quindi non adatti per questo tipo di applicazioni. Il grafene, invece, può essere piegato e allungato senza perdere le sue proprietà elettriche ed è un candidato ideale per la prossima rivoluzione dell’elettronica.

fonte: https://grafene.cnr.it/il-grafene-proprieta-e-applicazioni/

Benissimo!

Adesso vi abbiamo spiegato, per sommi capi, di cosa si stia parlando.

Nel mondo reale come vanno le cose?

Pochi sanno che in Lombardia c'è una vera eccellenza per ricerca e sviluppo delle potenzialità di questo materiale innovativo.

Nella foto vedere Giulio Cesareo, CEO di Directa Plus (fonte: https://www.directa-plus.com/)

La Directa Plus, che si trova a Lomazzo,  si occupa di nanotecnologie a base di grafene. Le loro applicazioni sono infinite.

Divise da lavoro (come quella dei vigili del fuoco da loro prodotta e in grado di dissipare calore molto rapidamente), abbigliamento tecnico e sportivo capace di uniformare la temperatura corporea trasferendo il calore nelle zone più fredde. A Lomazzo c'è uno dei più grandi poli produttivi del mondo, merito di un brevetto di produzione industriale che usa temperature intorno ai 10.000 gradi per estrarre gli atomi di carbonio dalla grafite (quella con cui, ad esempio, si fanno le matite)

Dagli impianti del comasco escono fiocchi di grafene, con cui si possono riempire le barriere galleggianti utili ad assorbire gli idrocarburi sversati in acqua. Esse, assorbono circa 200 volte il loro peso: già questo uso può essere fondamentale per ripulire i nostri mari o fiumi. Utilissimo perchè non rilascia alcun tipo di microplastiche.

E' 200 volte più resistente dell'acciaio, sottile come un solo atomo e incredibilmente elastico. Impermeabile è anche capace di eliminare virus e batteri. Anche per questo è utile da aggiungere a mobili e vestiti come rivestimento. Ha anche ottime capacità di semiconduttore e quindi può avere un grosso impatto produttivo e di utilità per batterie e impianti elettrici di nuova generazione.

I novax impazziranno quando leggeranno che:

"Directa Plus ha sviluppato una maschera a base di grafene ad alte prestazioni, la Co-Mask, per contribuire alla lotta contro il Covid-19. La maschera è stata sviluppata per la Comunità per la fase di ritorno al lavoro. In questi tempi turbolenti, Directa Plus ha reindirizzato i suoi sforzi e si è concentrata sullo sviluppo di una maschera innovativa, multiuso e altamente performante. Co-mask nasce nell'Advanced Development Area (ADA). La gamma Co-mask® di mascherine G+® è stata progettata per essere adatta all'uso da parte dei pendolari, sul posto di lavoro e durante lo sport e l'esercizio fisico. Le G+® Co-mask® sono mascherine generiche lavabili e riutilizzabili. I miglioramenti del grafene offrono una serie di vantaggi all'utente. I filtri G+® sono antivirali e fortemente antibatterici. Il materiale filtrante G+® fornisce un equilibrio superiore tra traspirabilità ed effetto antivirale. Il tessuto potenziato G+® è naturalmente batteriostatico, il che significa che impedisce ai batteri di riprodursi sulla maschera e il tessuto stesso è dermatologicamente testato e ipoallergenico. Il Planar Thermal Circuit® integrato nel tessuto altamente traspirante diffonde il calore direttamente davanti alla bocca di chi lo indossa per un maggiore comfort. Co-mask® – protezione, flessibilità e riutilizzabilità."

Insomma, invece di inventarsi storie assurde sul vaccino e demonizzando il grafene, siamo di fronte a un qualcosa che, utilizzata al massimo delle sue potenzialità, potrà portare ancora di più il mondo nel futuro.

Ma questa è un'altra storia.

Alan Paul Panassiti