Energia efficiente, elettronica ad alta velocità su scala nanometrica e schermi per telefoni cellulari e computer così sottili da poter essere arrotolati. Solo un paio di esempi di cosa potrebbe darci il grafene supermateriale. Ma l'industria europea è in grado di realizzare queste visioni?

Raramente un premio Nobel per la fisica ha stimolato a tal punto l'immaginazione dei nerd dei gadget. Quando Andrej Geim e Konstantin Novoselov dell'Università di Manchester sono stati premiati nel 2010 per i loro esperimenti sul grafene, è stato straordinariamente facile fornire esempi di applicazioni future, principalmente sotto forma di elettronica di consumo con un livello di prestazioni fino ad ora praticamente impensabile.

Non è solo il settore IT che viene l'acquolina in bocca al pensiero del grafene. Anche nell'energia, nei settori della tecnologia medica e dei materiali ci sono grandi speranze di utilizzare queste proprietà spettacolari. Forse parlare di una futura rivoluzione tecnica basata sul carbonio non era un'esagerazione.

Anche se il grafene non ha attirato molta attenzione nei media di recente, il mondo della ricerca ha lavorato febbrilmente dietro le quinte. L'anno scorso, intorno alle 6, Sono stati pubblicati 000 articoli scientifici in tutto il mondo in cui l'attenzione era rivolta al grafene. Circa sei mesi fa, sono stati pubblicati nuovi risultati di ricerca che hanno rafforzato più che mai l'idea del grafene come potenziale sostituto del silicio nell'elettronica del futuro.

"Ancora lo scorso autunno questo era ancora un obiettivo a lungo termine tenendo conto delle grandi sfide che sono coinvolte, " spiega il professor Jari Kinaret, Responsabile della Nanoscience Area of ​​Advance presso Chalmers. "Poi è apparsa una pubblicazione pionieristica da Manchester che mostrava che il grafene poteva essere combinato con altri materiali bidimensionali simili in una struttura a sandwich".

"Il consumo energetico di un transistor costruito utilizzando questo principio sarebbe solo un milionesimo circa rispetto ai prototipi precedenti".

Jari Kinaret è anche a capo dell'azione coordinata per il grafene, un'iniziativa per rafforzare e riunire la ricerca sul grafene all'interno dell'UE.

In linea con il crescente interesse per il grafene in tutto il mondo, l'UE rischia di perdere terreno, in particolare nella ricerca applicata.

"Integrando tutta la filiera, dalla ricerca di base al prodotto, è qualcosa in cui per tradizione non siamo particolarmente abili in Europa rispetto agli asiatici o agli americani, " spiega Jari Kinaret. Presenta un grafico a torta sul computer per illustrare il suo punto.

Il primo grafico mostra che fino ad oggi la ricerca accademica sul grafene è stata suddivisa abbastanza equamente tra Stati Uniti, Asia ed Europa. Però, il grafico a torta che mostra le domande di brevetto di ciascuna regione è sorprendentemente simile alla relazione dimensionale tra Giove, Saturno e Marte.

"Qualcosa non va qui e lo sistemeremo, " afferma Jari Kinaret.

L'idea è che i gruppi di ricerca che attualmente lavorano indipendentemente l'uno dall'altro saranno collegati in rete e potranno beneficiare dei reciproci risultati.

Questo programmato raduno europeo di forze, però, presuppone maggiori finanziamenti, che si profila all'orizzonte sotto forma di "fiore all'occhiello scientifico" - la designazione della Commissione Europea per le iniziative di ricerca di alto profilo con finanziamento decennale che dovrebbe essere lanciata il prossimo anno.

L'anno scorso, Graphene Coordinated Action è stato nominato come uno dei sei progetti pilota con la possibilità di essere elevato allo status di fiore all'occhiello. Ciò significherebbe un budget di circa 10 miliardi di corone svedesi per l'intero periodo.

Il rovescio della medaglia è che verranno lanciati solo due flagship, lasciando in piedi quattro piloti.

"Se siamo selezionati, significherebbe un aumento sostanziale delle sovvenzioni per la ricerca europea sul grafene, fino al 50 per cento in più rispetto a oggi, " afferma Jari Kinaret.

"Se non abbiamo successo, quindi speriamo di mantenere almeno il nostro attuale quadro finanziario".

Jari Kinaret ha recentemente presentato alla Commissione la relazione finale del progetto. È ottimista sulle loro possibilità.

"Uno dei nostri evidenti punti di forza è il livello di eccellenza scientifica. I vincitori del premio Nobel Geim e Novoselov sono membri del nostro comitato strategico insieme ad altri due vincitori del premio Nobel. È difficile da battere".

Accanto ad aspetti confinanti con la fantascienza, c'è un lato molto tangibile del grafene.

Il fatto è che di tanto in tanto la maggior parte delle persone produce un po' di grafene, ovviamente inavvertitamente. E alcuni mangiano persino il grafene.

Il legame tra nanoscienza e vita quotidiana è la matita. Dalla sua punta, uno strato di morbida grafite viene trasferito sulla superficie della carta quando disegniamo e scriviamo. (Allo stesso tempo, alcuni di noi masticano l'altra estremità come pensiamo).

Se dovessimo studiare una traccia di matita fortemente ingrandita, si vedrebbe uno strato di grafite dello spessore di forse 100 strati atomici. Però, il bordo esterno della traccia diventa più sottile e sempre più trasparente e ad un certo punto lo strato diventa così sottile da comprendere un solo strato di atomi di carbonio.

Ecco dove si trova:il grafene. È anche lo sfondo del motto adottato da Graphene Coordinated Action:Il futuro in una traccia di matita.

Al tratto di matita, il futuro di questa prevista iniziativa di ricerca sarà deciso verso la fine di quest'anno, quando la giuria segreta della Commissione UE deciderà quale dei due progetti pilota si dividerà i miliardi disponibili per la ricerca.

SUL GRAPHENE

Il grafene è una forma di grafite, cioè carbonio, che comprende un singolo strato coesivo di atomi. è super sottile, super forte e trasparente. Può essere piegato e allungato e ha una singolare capacità di condurre sia elettricità che calore.

L'esistenza del grafene è nota da molto tempo, anche se nel 2004 Geim e Novoselov sono riusciti a produrre scaglie di materiale in un modo completamente nuovo, staccandolo dalla grafite con l'aiuto del normale nastro adesivo.

Il grafene oggigiorno viene prodotto anche con altri metodi.

Il centro della ricerca svedese sul grafene è Chalmers.

PRESTO SU TOUCH SCREEN E NEI CELLULARI

L'enfasi nell'azione coordinata del grafene è sulla ricerca applicata. In definitiva, c'è il potenziale da qualche parte all'orizzonte per costruire un'industria europea intorno al grafene e materiali bidimensionali simili, sia come componenti che come prodotti finiti. Di conseguenza, nella rete sono incluse diverse grandi aziende, incluso il produttore di telefoni cellulari Nokia.

"Poiché il grafene è sia trasparente che conduttivo, è ovviamente interessante per l'uso nei touchscreen e nei display del futuro. Ma il grafene potrebbe essere utilizzato anche nella tecnologia delle batterie o come rinforzo nel guscio dei telefoni cellulari, " afferma Claudio Marinelli del Nokia Research Department di Cambridge, Inghilterra.

In Nokia, la ricerca è stata condotta per un paio d'anni sulle potenziali applicazioni del grafene nella comunicazione mobile. Claudio Marinelli stima che entro il 2015 Nokia utilizzerà il grafene in un'applicazione o nell'altra nei suoi telefoni.

"Anche quando si tratta di identificazione e altri trasferimenti di dati tramite lo schermo, è ipotizzabile una tecnologia basata sul grafene, " lui dice.

Più in basso sulla linea, crede che la piegabilità e flessibilità del grafene potrebbe diventare parte della comunicazione mobile ed essere utilizzata in prodotti che al momento potremmo trovare un po' difficili da immaginare.

"Riteniamo che la tecnologia del grafene avrà un impatto importante sulla nostra area di attività. Ecco perché è stata una mossa ovvia per noi essere coinvolti in questo progetto di ricerca".