Diamanti (quantisticamente) inseparabili

dal sito: www.lescienze.it

Due diamanti del diametro di circa un millimetro collocati a una distanza di 15 centimetri l'un dall'altro sono stati "forzati", a temperatura ambiente, a entrare in uno stato di entanglement  dimostrando che è possibile sfruttare anche in oggetti macroscopici questa "stranezza" quantistica (red)

La nostra intuizione sulla natura del mondo fisico è talmente condizionata dall'esperienza con oggetti macroscopici che interagiscono secondo le leggi della meccanica classica da rendere difficile comprendere appieno stranezze del mondo quantistico come la sovrapposizione (per cui quando un oggetto non viene osservato può trovarsi allo stesso tempo in più stati differenti) e l'entanglement o "non separabilità quantistica" (per cui lo stato di un oggetto si trova in stretta correlazione con quello di un altro oggetto con esso entangled, anche se essi sono spazialmente separati; ossia; se qualcosa altera lo stato quantico dell'uno, anche l'altro subirà un'alterazione).

Eppure la teoria prevede che stati di sovrapposizione ed entanglement siano possibili anche per oggetti di grandi dimensioni. Vero è che l'enorme quantità delle interazioni che sorgono fra i componenti elementari di un oggetto macroscopico e fra questo e l'ambiente sono tali da indurre sistematicamente quel fenomeno di "decoerenza", che impedisce di osservare a scala macroscopica gli effetti quantistici.

Tuttavia, l'esplorazione della persistenza delle correlazioni quantistiche nel mondo "classico" impegna molti fisici sperimentali, sia per il suo significato a livello di scienza di base sia per le sue  implicazioni a livello di applicazione in futuri computer quantistici.

Ora, un gruppo di ricercatori delle Università di Oxford in Oxford, di Singapore e del National Research Council canadese ha dimostrato che l'entanglement quantistico può manifestarsi in maniera (relativamente) vistosa anche nel mondo macroscopico.

Come viene descritto in un articolo pubblicato su "Science", i ricercatori sono infatti riusciti a porre in uno stato di "non

separabilità" quantistica due diamanti di circa un millimetro di diametro, collocati a una distanza di 15 centimetri l'un dall'altro e, cosa non meno significativa, a temperatura ambiente. L'eccitazione termica è infatti una delle principali cause di distruzione delle correlazioni quantiche alla base della nostra osservazione di risultati di misura classici e non a caso gli studi sperimentali sull'entanglement vengo condotti solitamente a temperature quanto più basse possibile.

In particolare, Ka Chung Lee, primo firmatario dell'articolo, e colleghi, sono riusciti a generare uno stato di entanglement tra due campioni di diamante utilizzando sofisticate apparecchiature laser, separatori di fasci e rilevatori (la tecnica è chiamata spettroscopia ultra pompa veloce sonda). mostrando che è possibile forzare i due diamanti a "condividere" i fononi, ossia gli schemi di oscillazione degli atomi nel reticolo cristallino dei campioni di diamante.

Orbitone, una nuova "quasi-particella"

dal sito: www.lescienze.it

 

Come particella libera l'elettrone è indivisibile, ma quando fa parte di una popolazione di altri elettroni all'interno possono verificarsi fenomeni inusuali: le sue "qualità" possono separarsi e vivere di vita propria come quasi-particella. Dopo spinone e olone, un gruppo di fisici svizzeri e tedeschi è ora riuscito a produrre e osservare una nuova quasi-particella di questo tipo: l'orbitone (red)

Oggetti e qualità: nel nostro mondo quotidiano le consideriamo come qualcosa di ben diverso. Ma alla scala quantistica le cose non sono così semplici e spesso non è facile, o possibile, fare una netta distinzione. Una nuova conferma di questa strana caratteristica della meccanica quantistica viene da uno studio pubblicato sulla rivista “Nature” relativo al “frazionamento” dell’elettrone.

L’elettrone è una particella elementare, e come tale ha due proprietà intrinseche ovvero lo spin e la carica elettrica. Se però viene osservato legato a un nucleo atomico ne ha anche un’altra: ha anche un numero quantico che esprime il suo momento angolare, corrispondente all’orbitale atomico quantizzato che occupa.

La cosa più singolare è però che come particella libera l’elettrone è indivisibile, mentre si comporta in modo assai differente quando fa parte di una popolazione all’interno di un materiale solido, in cui ciascun elettrone può essere considerato uno stato legato di tre “quasi-particelle”, ciascuna delle quali ha una delle tre proprietà separate.

Quando le dimensioni del solido preso in esame vengono ridotte, per esempio fino a un cavo monodimensionale, la teoria quantistica prevede che queste quasi-particelle possano separarsi. Nello specifico, l’elettrone si separa in due quasi-particelle indipendenti, una che trasporta lo spin (lo spinone) e una che trasporta la carica (l’olone), come osservato per la prima volta 15 anni fa.

La separazione spin-carica è un esempio di frazionalizzazione, un fenomeno in cui i numeri quantici delle quasi-particelle non sono multipli di quelli delle particelle elementari, ma loro frazioni. Questo effetto è una delle manifestazioni

più inconsuete della fisica quantistica a multicorpi e riflette un concetto molto profondo che ha avuto importanti conseguenze in diverse teorie, per esempio nella descrizione della superconduttività ad alta temperatura negli ossidi di rame.

Nello studio è stata appunto realizzata un'ulteriore frazionalizzazione dell’elettrone. I ricercatori hanno preso in considerazione l’eccitazione di un grado di libertà orbitale del rame nell’ossido Sr2CuO3, un isolante monodimensionale, in grado di produrre un processo di separazione spin-orbita analogo del meccanismo di separazione spin-carica.

Utilizzando una tecnica di diffusione inelastica risonante dei raggi X, Justine Schlappa, dell’Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, insieme con Thorsten Schmitt del Paul Scherrer Institut di Villigen, in Svizzera, e Ralph Claessen dell’Università di Würtzburg, in Germania, è così riuscito a separare la “qualità” corrispondente al grado di libertà orbitale dell’elettrone tanto da poterla osservare come nuova quasi-particella: l’orbitone.

I ricercatori in particolare sono riusciti a osservare un orbitone che si separava dagli spinoni e si propagava attraverso il reticolo come una distinta quasi-particella con una sostanziale dispersione in energia sul momento,  pari a circa 0,2 elettronvolt.

Usa, i provider lanciano l'allarme "La connettività wireless sta per esplodere"

dal sito: www.repubblica.it

MOBILE

Gli operatori cercano di espandere le reti acquistando banda da altri servizi. "O così, o non riusciremo a soddisfare la domanda", dicono. Ma dal mondo scientifico si alzano i dubbi: "Ogni previsione di questo tipo non si è mai avverata", dice l'inventore del cellulare. E uno dei padri di internet aggiunge: "Parlare di spettro e frequenze oggi è obsoleto"

LE RETI WIRELESS sono prossime al collasso. I grandi operatori statunitensi lanciano l'allarme:"Nei prossimi anni non avremo abbastanza banda per coprire l'enorme richiesta del mercato mobile". Verizon, AT&T, Sprint e T-Mobile chiedono più spettro radio, agitando anche un altro spettro: quello della crescita dei prezzi, quando la banda in mobilità diventerà un bene di lusso e le connessioni di qualità si faranno pagare.

Pericolo o esagerazione? Non sembra dello stesso avviso Martin Cooper, l'inventore del telefono cellulare. Parafrasando Mark Twain Cooper dice che gli scenari apocalittici dipinti dai big della banda sono "largamente esagerati". Eppure, gli operatori insistono: da qui a qualche anno, comunicano, le infrastrutture dedicate al wireless potrebbero collassare sotto il peso delle richieste, e il risultato potrebbe essere lentezza di navigazione e difficoltà a trovare il segnale". Ed McFadden, vice presidente della comunicazione dell'operatore Verizon, dice senza mezzi termini: "Potremmo potenzialmente trovarci nella situazione di non poter soddisfare le necessità degli utenti". Ma qualcuno tra gli addetti ai lavori, soprattutto tecnici e ingegneri, vedono l'allarme come uno strumento strategico utilizzato dalle aziende per proteggere il loro mercato.

A tale proposito, Cooper dichiara che "Nell'ultimo secolo, ogni volta che si è prefigurato un problema di disponibilità di banda, è arrivata una tecnologia a salvare la situazione dagli scenari peggiori". E traccia linee economiche: "Acquistare banda è il modo più facile per gli operatori di espandere le loro reti, ma in realtà le tecnologie in arrivo, tra cui nuovi tipi di antenne e tecniche software, potranno aiutare a rendere attivi milioni di dispositivi senza necessariamente passare per l'ingrandimento dei network".

Le frequenze del vicino. A favore degli operatori parlano i numeri. Secondo uno studio di Cisco Systems, l'uso di dati in mobilità è raddoppiato nel 2011. E di pari passo il numero di smartphone e dispositivi post-pc, che hanno necessità di essere sempre connessi per operare secondo le loro prerogative. Gli operatori chiedono quindi che la Federal Trade Commission analizzi la situazione dal punto di vista del numero delle richieste e prenda la banda là dove c'è. Ovvero alle altre strutture e servizi che ne fanno uso, dall'esercito alle emittenti commerciali, dalle comunicazioni a bassa frequenza all'FM. Verizon ha tentato persino l'acquisto di frequenze dai servizi di Time Warner e Comcast. E anche la FCC non è in disaccordo sulla necessità di ampliare lo spettro per il wireless, ma riconosce che l'evoluzione tecnologica e il miglioramento della ricezione nei dispositivi faranno e dovranno fare la loro parte.

In realtà, come spiega l'ex docente del Mit e uno degli architetti storici di internet David Reed, "Lo spettro elettromagnetico non è limitato. Si tende a pensarlo così perché è diviso in frequenze assegnate. Ed esistono già tecniche per trasmettere segnali diversi su una medesima frequenza". E aggiunge: "La parola spettro è inappropriata. E' un concetto degli anni 20 che oggi non ha alcun senso". E forse dalle parole di Reed passa il futuro che verrà, come quando progettava la rete che oggi circonda il mondo.

(20 aprile 2012)

XNA, l'alternativa sintetica al DNA

dal sito: www.lescienze.it

 

Per la prima volta si è riusciti a ottenere un sistema di codifica, trasmissione ed evoluzione dell’informazione genetica basato su acidi nucleici differenti da DNA e RNA, gli XNA. La scoperta può chiarire le origini della vita: uno di questi acidi nucleici sintetizzato dagli scienziati potrebbe infatti essere l’anello mancante fra il mondo pre-biotico e l'ipotizzato “mondo a RNA” primordiale  (red)

Alla base della vita ci sono due molecole: DNA e RNA, le sole che siano in grado di codificare e trasmettere le informazioni genetiche, e in grado di adattarsi nel corso del tempo ai cambiamenti, attraverso processi di evoluzione darwiniana. O almeno, erano le sole fino a ieri. A esse, come viene illustrato in un articolo pubblicato su “Science”, se ne affiancano ora delle altre: gli XNA.

Si tratta di una serie di acidi nucleici (NA, da nucleic acid) prodotti per sintesi da un gruppo di ricercatori del Medical Research Council di Cambridge, in Gran Bretagna, della Katholieke Universiteit di Lovanio, dell’Arizona State University e della Syddansk Universitet di Odense.

Il fatto che tutta la vita che conosciamo si basi su queste due molecole ha da tempo indotto gli scienziati a chiedersi se la trasmissione delle informazioni genetiche, ossia l’ereditarietà, e l’evoluzione potessero avvenire solo attraverso di esse. E proprio in questo filone di ricerca si inserisce la scoperta pubblicata su «Science».

Gli acidi nucleici sono polimeri i cui monomeri sono costituiti da un gruppo fosfato, uno zucchero e una di cinque possibili basi azotate, che rappresentano le lettere dell’alfabeto con cui si articola il codice genetico. Nel caso del DNA, lo zucchero è il deossiribosio e la basi azotate sono adenina, guanina, citosina e timina, mentre nell’RNA lo zucchero è il ribosio e una delle quattro precedenti basi azotate, la timina, è sostituita da un’altra, l’uracile.

Negli XNA, al posto degli zuccheri ribosio o deossiribosio c’è arabinosio (ANA), 2-fluoro-arabinosio (FANA), treosio (TNA), un analogo "bloccato" del ribosio (LNA, locked nucleic acid) anidroesitolo (HNA) o addirittura cicloesene (CeNA).

Il DNA e le sue alternative sintetiche  (Cortesia Science /AAAS)

In realtà, i ricercatori hanno preso in esame anche altri possibili XNA, ma per questi sono riusciti a ottenere un altro elemento essenziale alla trasmissione dell’informazione genetica: le polimerasi.

Le DNA e RNA polimerasi sono enzimi capaci di leggere, trascrivere e retro-trascrivere le normali sequenze di acidi nucleici. In natura, tuttavia, non esistono polimerasi per le molecole di XNA. I ricercatori sono però riusciti a produrre polimerasi sintetici che potrebbero copiare il DNA in XNA e altre che potrebbero retro-trascrivere gli XNA in DNA.

Vitor B. Pinheiro, primo firmatario dell’articolo, e collaboratori hanno mostrato che diversi XNA possono funzionare come polimeri genetici sintetici, ma non hanno ancora realizzato un sistema genetico sintetico completamente “autonomo” rispetto al DNA. Tuttavia ciò è più che sufficiente per rilanciare il dibattito sule origini della vita. Secondo un'ipotesi, la più semplice molecola di RNA avrebbe preceduto il DNA come mezzo di codifica dell’informazione genetica e i primi esempi di vita si sarebbero basati sull’RNA dato che questa molecola è anche in grado di catalizzare reazioni chimiche, come un enzima.

Tuttavia, la comparsa di una molecola complessa come l’RNA da una sequenza di processi casuali a partire da prodotti chimici semplici è da molti considerato un evento improbabile. "Si tratta di un grande problema", osserva John C. Chaput, che ha partecipato alla ricerca. "Come sarebbe potuto emergere un mondo a RNA? Si è generato spontaneamente, o era il prodotto di qualcosa di ancora più semplice?"

Secondo i ricercatori, il TNA potrebbe essere un buon candidato al ruolo di intermediario fra il mondo pre-biotico e il mondo a RNA. "Il TNA fa alcune cose interessanti", dice Chaput, sottolineando la capacità della molecola di legarsi con accoppiamento di basi antiparallelo all’RNA. "Questa struttura fornisce un modello di come gli XNA avrebbero potuto trasferire le informazioni dal mondo pre-RNA al mondo RNA".

Scie chimiche e Umanità sintetica

veramente interessante se ce la farete a vederlo fino in fondo....

Piccola puntura nella retina e i topi ciechi tornano a vedere

dal sito: www.repubblica.it

IL TEST

L'esperimento di un gruppo di studiosi dell'University College London Institute of Ophthalmology. Inserite nella retina cellule fotosensibili alla luce. La ricerca, pubblicata su Nature, apre nuove speranze nella cura nella cura della cecità e delle malattie degenerative degli occhi anche nell'uomo di VALERIA PINI

Lo leggo dopo

UNA PICCOLA puntura e ai topi di laboratorio è tornata la vista. Nella retina dei roditori malati sono state trapiantate cellule fotosensibili alla luce. L'esperimento di un gruppo di studiosi dell' ¹University College London Institute of Ophthalmology ², appena pubblicato su Nature ³, apre nuove speranze nella cura della cecità e delle malattie degenerative degli occhi anche nell'uomo. Iniettando nella retina cellule progenitrici dei bastoncelli, che insieme a i coni sono i fotorecettori chiave della vista, l'équipe è riuscita per la prima volta a guarire topi ciechi. Il bastoncello è un è una cellula fotosensibile della retina, un cosiddetto fotorecettore, e permette di vedere in condizioni di scarsa luminosità.

I fotorecettori trapiantati sono estremamente importanti per vedere al buio. Per l'esperimento, i ricercatori, guidati da Robin Ali dell'Istituto di oftalmologia dell'ateneo britannico, hanno utilizzato bastoncelli immaturi prelevati da giovani topi sani, che dopo 4-6 settimane hanno iniziato a funzionare come cellule 'originali', attivando anche le connessioni necessarie a trasmettere gli impulsi visivi al cervello. Dopo sei settimane una cellula 'trapiantata' su sei era riuscita a ricostruire le informazioni necessarie alla guarigione.

Per testare la vista dei roditori, i ricercatori hanno creato un percorso a ostacoli in acqua. Gli animali si muovevano in penombra. I topi da laboratorio sottoposti a trapianto, sono riusciti a spostarsi senza difficoltà e a uscire dall'acqua, mentre gli altri sono rimasti bloccati all'interno del piccolo labirinto. "Abbiamo dimostrato per la prima volta che fotorecettori trapiantati possono integrarsi con successo nei circuiti della retina e migliorare la visione - afferma Ali - .Speriamo di essere presto in grado di replicare questo successo con fotorecettori ottenuti da cellule staminali embrionali, e infine di avviare studi sull'uomo. Nonostante ci siano numerosi passi prima di arrivare a un'eventuale terapia per i pazienti - precisa lo studioso - in futuro potrebbero beneficiarne migliaia di persone che hanno perso la vista a causa di una malattia degenerativa".

"E' il primo passo per una serie di importanti test medici che coinvolgono sperimentazioni sulla vista, ma anche altri settori - commenta il dottor Rob Buckle del Medical Research Council, fra i finanziatori della ricerca - . Dimostra per la prima volta che, nella cura della cecità, il trapianto di cellule può portare alla guarigione. E' un nuovo filone di studio per sviluppare terapie nuove per i milioni di persone che soffrono di malattie della vista nel mondo".

(19 aprile 2012)

Le sorprese del grafene: il "materiale delle meraviglie

Da sito : www.repubblica.it
MATERIALI

Un composto da premio Nobel, con straordinarie proprietà fisiche e chimiche ancora tutte da scoprire. Dai metodi di produzione basati sui microbi fino ai nuovi dispositivi elettronici, ecco le nuove interessanti scoperte sul grafene di MASSIMILIANO RAZZANO

• Grafene, la chiave del futuro

IMMAGINATE un materiale capace di condurre l'elettricità meglio del rame, trasparente come il vetro e più resistente dell'acciaio. Immaginate poi di poterlo piegare come se fosse plastica, e realizzare così schermi touchscreen da arrotolare e portarvi in tasca. Pura fantascienza? Forse no, perché gli scienziati conoscono già da anni il grafene, un "materiale delle meraviglie" con proprietà ed applicazioni in parte ancora ignote.

Così, mentre parte della comunità scientifica sta studiando le caratteristiche del grafene, molti ricercatori in tutto il mondo sono impegnati a sviluppare tecniche di produzione innovative, come quella recentemente sviluppata alla Toyohashi University of Technology ².

Un gruppo coordinato da Yuji Tanizawa è infatti riuscito ad "addomesticare" dei microorganismi raccolti in un fiume vicino al campus universitario, nella prefettura di Aichi, ed utilizzarli così per produrre i sottilissimi fogli di grafene. Il nuovo metodo, presentato sulle Conference Series del Journal of Physics, sfrutta quindi un procedimento ibrido che combina processi chimici ed agenti biologici e che potrebbe offrire un nuovo canale per produrre grafene di alta qualità, a basso costo, e nel completo rispetto dell'ambiente.

Un materiale da premio Nobel. Costituito da uno strato di atomi di carbonio collocati su una struttura a nido d'ape, il grafene è considerato uno dei materiali più promettenti del futuro. Questo materiale bidimensionale è infatti ultrasottile, flessibile, ed è circa 200 volte più resistente dell'acciaio. E' inoltre un ottimo conduttore di calore e di elettricità, e per le sue proprietà di trasporto degli elettroni è già considerato l'erede del silicio ³nell'elettronica del futuro.

Ma uno degli aspetti più sorprendenti del grafene è che ce l'abbiamo sotto gli occhi praticamente quasi tutti i giorni, ogni volta che scriviamo con una matita. La grafite, di cui è fatto il cuore delle nostre matite, è infatti una sovrapposizione di strati di grafene separati da tre decimilionesimi di millimetro.

Nonostante molti studi teorici avessero iniziato a delineare le proprietà fisiche e chimiche degli strati di grafite sin dalla prima metà del Novecento, il grafene rimase per decenni lontano dai laboratori. Si riteneva infatti che la configurazione atomica del grafene fosse altamente instabile e che fosse quindi impossibile crearlo a temperatura ambiente.

Tutto cambiò nel 2004, quando un gruppo di ricercatori dell'Università di Manchester, guidati da Andre Geim e Konstantin Novoselov, riuscì per la prima volta ad isolare il grafene in laboratorio. Geim e Novoselov avevano infatti usato un nastro adesivo per strappare singoli piano di grafene da un substrato di grafite. La scoperta, discussa su Science nell'ottobre 2004 ⁴, era così rivoluzionaria da meritare un biglietto per Stoccolma in tempi record. Dopo solo sei anni, Geim e Novoselov ricevettero il premio Nobel 2010 per la Fisica ⁵, per "i pionieristici esperimenti sul materiale bidimensionale grafene".

Batteri mangia-grafite. La scoperta di Geim e Novoselov aprì la strada ad un nuovo settore della fisica dei materiali, su cui iniziarono a lavorare scienziati in tutto il mondo. Molti gruppi di ricerca, come quello di Tanizawa, si concentrano oggi sullo sviluppo di tecniche di produzione alternative al metodo di esfoliazione adottato da Geim e Novoselov.

Il gruppo giapponese lavora infatti sui metodi di tipo chimico, che sfruttano cioè reazioni per produrre grafene a partire dall'ossido di grafite. Questo materiale ha una struttura laminare molto simile alla comune grafite, ma dove però ad alcuni atomi di carbonio sono legati altri atomi, come ad esempio ossigeno ed idrogeno. Per produrre il grafene, si operano dei processi chimici di riduzione, nei quali cioè vengono ceduti elettroni all'ossido di grafite, in modo da spezzare i legami con l'ossigeno e ricondursi poi ai singoli piani di grafene.

Tuttavia questi processi chimici utilizzano come reagente l'idrazina, oppure si basano sul riscaldamento ad altissime temperature, due tecniche che rendono il procedimento molto costoso e persino tossico. Per questo motivo i ricercatori giapponesi hanno deciso di "chiedere aiuto" ad alcuni microorganismi capaci di operare processi di riduzione chimica.

Molti batteri, come ad esempio quelli della specie Shewanella oneidensis, ricavano infatti energia dai processi di riduzione, trasportando cioè elettroni verso l'esterno in un curioso processo di respirazione cellulare ⁶. Facendo "respirare" ai microbi l'ossido di grafite per tre giorni ad una temperatura controllata di 28 °C, i ricercatori sono così riusciti ad ottenere frammenti di grafene grandi 100 micron e di ottima qualità, in un processo non tossico e poco costoso.

Dai transistor alle reti superveloci. Produrre grafene di qualità e a costi contenuti è una priorità, soprattutto in vista delle nuove potenzialità che si scoprono giorno dopo giorno. Sicuramente le applicazioni più promettenti sono legate all'elettronica, viste le peculiari proprietà del grafene nella conduzione di corrente. Nel 2010 ad esempio, un team della IBM è riuscito a creare transistor al grafene capaci di operare a frequenze superiori a 100 GHz.

Tuttavia per fare il salto verso processori a base di grafene occorre superare un ostacolo legato alle perdite di corrente di questi transistor, che impediscono di montare troppi transistor in un singolo circuito. Un ostacolo che potrebbe presto essere superato grazie ad una nuova scoperta realizzata da Andre Geim e pubblicata a febbraio su Science ⁷.

Geim e colleghi hanno infatti sfruttato la "terza dimensione" del grafene, accoppiando diversi strati di questo materiale con vari strati di metallo, creando così transistor di nuova generazione. Le proprietà quantistiche del grafene, legate ad esempio al basso momento magnetico dei nuclei di carbonio, rendono inoltre questo materiale un ottimo candidato per creare i dispositivi di base per la spintronica, ovvero l'elettronica basata sui bit quantistici, o qubit, che dovrebbe essere alla base dei computer quantistici ⁸.

Ma le meraviglie del grafene potrebbero portarci altri regali futuri, fra cui sistemi di trasmissione digitale ancora più veloci. E' infatti possibile alterare i livelli energetici del grafene per renderlo più o meno trasparente e creare così dei modulatori ottici, ovvero degli interruttori capaci di controllare il percorso dei segnali luminosi. I primi modulatori ottici a base di grafene, grandi pochi micron, sono stati realizzati all'Università di Berkeley e presentati per la prima volta su Nature ⁹ nel maggio dell'anno scorso. Questi 'interruttori luminosi' saranno utilissimi nell'ottica quantistica e nella comunicazione digitale ad altissima velocità.

Come la plastica cento anni fa. Le potenziali applicazioni vanno oltre l'elettronica o l'ottica. Per esempio, la densità del grafene lo rende impermeabile ai gas, una proprietà che potrebbe essere sfruttata per creare filtri più efficienti, ad esempio nella produzione di biocarburanti. Essendo poi un materiale praticamente bidimensionale, il grafene può essere usato per costruire sensori a grande area sensibile capaci di individuare singoli atomi, e costruire così rilevatori di sostanze tossiche estremamente sofisticati.

L'accoppiata fra le proprietà elettriche e meccaniche del grafene permetterà inoltre di costruire molti dispositivi estremamente efficienti e flessibili, fra cui schermi touchscreen ¹⁰, batterie ad alta capacità e pannelli solari di nuova generazione. Inoltre, i fogli di grafene possono essere arrotolati in nanotubi di carbonio, che già oggi sono alla base di moltissime applicazioni nel campo delle nanotecnologie.

Ma l'aspetto forse più intrigante è che gli scienziati sono ancora lontani dalla comprensione completa delle proprietà del grafene. Fino a pochi mesi fa non si sapeva molto delle proprietà magnetiche di questo materiale, fino a quanto il gruppo di Geim è riuscito a mettere in evidenza le prime tracce di fenomeni magnetici nel grafene, come descritto in un articolo apparso a gennaio su Nature Physics ¹¹. E' sicuro che anche questa scoperta porterà a nuove interessanti applicazioni.

Il grafene è quindi ancora ricco di misteri. Le sue potenzialità sono così grandi che oggi è praticamente impossibile immaginarle tutte. A cosa servirà il grafene? Una domanda a cui nemmeno il premio Nobel Andre Geim sa ancora rispondere, come ebbe modo di dichiarare ai tempi del Nobel. "Non lo so. E' come presentare un pezzo di plastica a un uomo di un secolo fa e chiedergli cosa ci si può fare. Un po' di tutto, penso". Detto da un premio Nobel, non possiamo che fidarci.
 

(18 aprile 2012)