Il materiale meraviglioso grafene potrebbe non solo dominare il mercato elettronico nel prossimo futuro, potrebbe anche portare a una vasta gamma di nuovi mercati e nuove applicazioni, sostiene un documento storico dell'Università di Manchester.

Scrivendo in Natura , Il premio Nobel Professor Kostya Novoselov e un team internazionale di autori hanno prodotto una "Graphene Roadmap" che per la prima volta stabilisce ciò che è più sottile al mondo, il materiale più resistente e conduttivo può davvero raggiungere.

Il documento spiega come il grafene, isolato per la prima volta all'Università di Manchester dal professor Novoselov e dal collega professor Andre Geim nel 2004, ha il potenziale per rivoluzionare diverse applicazioni da smartphone e banda larga ultraveloce a farmaci antitumorali e chip per computer.

Un'area chiave sono i dispositivi touchscreen, come l'iPad di Apple, che utilizzano ossido di indio stagno. L'eccezionale flessibilità meccanica e la durata chimica del grafene sono di gran lunga superiori. I dispositivi touchscreen al grafene si dimostrerebbero molto più durevoli e aprirebbero la strada a dispositivi flessibili.

Gli autori stimano che i primi dispositivi touchscreen in grafene potrebbero essere sul mercato entro tre-cinque anni, ma realizzerà il suo pieno potenziale solo in applicazioni elettroniche flessibili.

La carta elettronica arrotolabile è un'altra applicazione che dovrebbe essere disponibile come prototipo entro il 2015:la flessibilità del grafene si è rivelata ideale per fogli elettronici pieghevoli che potrebbero rivoluzionare l'elettronica.

I tempi per le applicazioni variano notevolmente in base alla qualità del grafene richiesta, afferma il rapporto. Per esempio, i ricercatori stimano i dispositivi inclusi i fotorivelatori, comunicazioni wireless ad alta velocità e generatori di THz (per l'uso in dispositivi di imaging e sicurezza medici) non sarebbero disponibili almeno fino al 2020, mentre è improbabile che i farmaci antitumorali e il grafene in sostituzione del silicio diventino realtà fino al 2030 circa.

Il documento descrive anche i diversi modi di produrre il grafene, processi che si sono evoluti enormemente dal metodo del nastro adesivo introdotto dai Premi Nobel.

Il documento afferma che ci sono tre metodi principali per produrre il grafene:

• Fase liquida ed esfoliazione termica:esposizione della grafite a un solvente che la divide in singole scaglie di grafene. Questo metodo è ideale per applicazioni energetiche (batterie e supercondensatori) così come vernici e inchiostri al grafene per prodotti come l'elettronica stampata, finestre intelligenti e schermatura elettromagnetica. Aggiunta di funzionalità aggiuntive ai materiali compositi (maggiore resistenza, conducibilità, barriera all'umidità) è un'altra area in cui è possibile applicare il grafene.
• Deposizione chimica da vapore:crescita di film di grafene su fogli di rame, per l'uso in applicazioni elettroniche flessibili e trasparenti e fotonica, tra gli altri.
• Sintesi su carburo di silicio:crescita del grafene sulle facce in silicio o carbonio di questo materiale comunemente usato per l'elettronica ad alta potenza. Ciò può portare a grafene di altissima qualità con cristalli di ottima forma, perfetto per i transistor ad alta frequenza.

Il professor Novoselov ha dichiarato:"Il grafene ha il potenziale per rivoluzionare molti aspetti della nostra vita contemporaneamente. Alcune applicazioni potrebbero apparire già entro pochi anni e alcune richiedono ancora anni di duro lavoro.

"Diverse applicazioni richiedono diversi gradi di grafene e quelle che utilizzano il grado più basso saranno le prime ad apparire, probabilmente non appena tra qualche anno. Quelli che richiedono la massima qualità potrebbero richiedere decenni.

"Poiché gli sviluppi degli ultimi anni sono stati davvero esplosivi, le prospettive del grafene continuano a migliorare rapidamente.

"Il grafene è un cristallo unico nel senso che ha usurpato da solo un certo numero di proprietà superiori:da quelle meccaniche a quelle elettroniche. Ciò suggerisce che la sua piena potenza sarà realizzata solo in nuove applicazioni, che sono progettati specificamente con questo materiale in mente, piuttosto che quando è chiamato a sostituire altri materiali nelle applicazioni esistenti.

"Una cosa è certa:scienziati e ingegneri continueranno a esaminare le prospettive offerte dal grafene e, lungo la strada, è probabile che emergano molte altre idee per nuove applicazioni."

Il suo co-autore Professor Volodya Falko, dell'Università di Lancaster, ha detto:"Dal nostro giornale, miriamo a sensibilizzare gli ingegneri, innovatori, e imprenditori all'enorme potenziale del grafene per migliorare le tecnologie esistenti e generare nuovi prodotti.

"Menzionare, in alcuni paesi, compresa la Corea, La Polonia e le agenzie di finanziamento nazionali del Regno Unito gestiscono già programmi di ricerca multimilionari guidati dall'ingegneria che mirano alla commercializzazione del grafene su larga scala".