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STATI UNITIUn nuovo straordinario materiale: il grafino

06.06.22 - 08:40
Gli scienziati hanno sintetizzato con successo il grafino, un materiale che presenta proprietà migliori del grafene
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Un nuovo straordinario materiale: il grafino
Gli scienziati hanno sintetizzato con successo il grafino, un materiale che presenta proprietà migliori del grafene

Un team di ricercatori della University of Colorado Boulder ha raggiunto un traguardo storico per quanto riguarda il settore dell’ingegneria dei materiali riuscendo a sintetizzare il grafino, una forma di carbonio fatto da fogli spessi un atomo. Il grafino si prospetta persino migliore del grafene, ritenuto un materiale straordinario per la sua duttilità e le tante proprietà mostrate.
È da diversi anni che i ricercatori di tutto il mondo stanno cercando di sintetizzare in laboratorio questo allotropo del carbonio, dopo che la sua esistenza era stata ipotizzata già negli anni 60.
Finora, gli scienziati avevano registrato un successo limitato nel sintetizzarlo, tanto che ne erano stati creati solo pochi frammenti. Oggi, nel nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature Synthesis, i ricercatori hanno descritto le modalità che hanno adoperato per creare il grafino, un materiale basato sul carbonio che potrebbe aprire nuovi scenari per quanto riguarda lo sviluppo di settori come l’elettronica, l’ottica e quello dei materiali semiconduttori.
Vi sono diversi modi in cui si possono ottenere gli allotropi di carbonio, in base a come gli atomi di carbonio si legano ad altri elementi e ai loro legami corrispondenti. Gli allotropi di carbonio più noti sono la grafite e i diamanti. Inoltre, sfruttando metodi chimici tradizionali, gli scienziati sono riusciti a creare vari allotropi tra cui il fullerene e il grafene. Il problema è che questi metodi non consentono di sintetizzare insieme diversi tipi di carbonio in grande quantità, come è invece richiesto per il grafino. Di conseguenza, fino a oggi tale materiale è rimasto solo teorizzato, così come le sue proprietà di conduzione, meccaniche e ottiche.
Wei Zhang, professore di chimica alla CU Boulder e autore principale della ricerca, studia la chimica reversibile, cioè quella branca della chimica che permette ai legami di autocorreggersi, consentendo la creazione di nuove strutture ordinate come polimeri sintetici simili al DNA. Questa volta, utilizzando un processo chiamato metatesi di alchino, una reazione organica che comporta la ridistribuzione di legami chimici alchinici, nonché termodinamica e controllo cinetico, il team è stato finalmente in grado di creare con successo il grafino.
Questo nuovo materiale bidimensionale può competere anche con il grafene per quanto riguarda la conduttività ma, rispetto allo stesso grafene, dovrebbe offrire molto più controllo. Tra i due materiali, come ha spiegato Zhang, «c’è una differenza piuttosto grande, ma in senso positivo. Questo potrebbe essere il materiale delle meraviglie della prossima generazione. Ecco perché le persone sono davvero entusiaste».
Il team ora procederà ad esaminarne le particolarità e cercare un modo per produrlo su larga scala. L’obiettivo è quello di abbassare i costi e semplificare la procedura di reazione affinché il grafino possa trovare applicazioni industriali, ad esempio nelle batterie agli ioni di litio. «Stiamo davvero cercando di esplorare questo nuovo materiale da più dimensioni, sia sperimentalmente che teoricamente, dal livello atomico ai dispositivi reali», ha dichiarato Zhang.

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