Di norma, gli atomi di carbonio possono essere ibridati per formare legami doppi o tripli con altri atomi e dar vita a vari tipi di allotropi. Fra gli allotropi di carbonio più noti e usati ci sono sono la grafite e il diamante. Ora però dei ricercatori sono riusciti a sviluppare nuovi allotropi dalle fantastiche proprietà elettroniche: i grafini…
Siamo di fronte al materiale del futuro. E a un meraviglioso passo in avanti nel settore della fisica dei materiali e dei semiconduttori (e dei superconduttori). L’era del grafene è già al tramonto? Potrebbe essere così, se i grafini confermeranno le loro caratteristiche sperimentali.
Cosa sono i grafini?
Facciamo un passo indietro… Gli allotropi del carbonio rivelano differenti proprietà fisiche che derivano dalla combinazione e dalla disposizione dei loro atomi. Ogni combinazione dei legami può in effetti dare origine a una struttura con una determinata forza, flessibilità e proprietà di conduzione elettrica. Nei secoli scorsi (dal XVIII secolo in poi) abbiamo imparato a conoscere la grafite, che appare morbida, flessibile e opaca. Il diamante, invece, è durissimo e trasparente. Poi c’è il fullerene (che nel 1996 ha regalato il Nobel per la chimica ad Harold Walter Kroto). Ci sono anche i nanotubi di carbonio. E c’è il celebre grafene (anche questo connesso a un Premio Nobel, consegnato nel 2010).
Ora spuntano fuori i grafini, che nascono come carboni ibridati periodicamente integrati in una struttura di carbonio ibrida. Nanomateriali abbastanza malleabili e manipolabili, insomma. E c’è di più… Questi nuovi materiali rivelano una conduttività per gli elettroni enorme. Hanno inoltre fantastiche capacità meccaniche e ottiche.
Conduttività velocissima
Il graphyne o grafino è in parte simile al grafene. Detta semplice semplice, possiamo descriverlo come un nanomateriale dalle notevoli proprietà ottiche, di conduzione elettrica e meccaniche. Come il grafene, anche il grafino è bidimensionale, ma può avere legami doppi e tripli, quindi può condurre l’energia in varie direzioni, secondo la nostra programmazione. Ecco perché potrebbe adattarsi benissimo all’elettronica del futuro.
La conduttività degli elettroni nei grafini dovrebbe essere eccezionalmente veloce, come e più che nel grafene. Inoltre, tale capacità potrebbe essere controllata in una direzione definita, a differenza della conduttività multidirezionale nel grafene. Tutto molto bello, almeno sul piano teorico. E qualche giorno fa sono arrivate le prime conferme sperimentali da alcuni ricercatori che ne hanno sintetizzato il materiale in laboratorio.
E chi è che ha inventato o creato questo meraviglioso nuovo allotropo? In effetti vari ricercatori ci stavano lavorando da molti anni. Quindi la conquista è quasi globale. Ognuno ci ha messo del suo. In verità, ci sono voluti più di dieci anni di studio affinché il nuovo materiale dimostrasse la sua efficacia. Questo sforzo pare giunto al capolinea, come dimostra una ricerca dell’Università del Colorado Boulder.
E ora abbiamo in mano un elemento che potrebbe addirittura superare il grafene per resistenza e capacità di condurre corrente elettrica. Ovviamente già si parla di centinaia di potenziali applicazioni per il futuro.
