Il grafino supera le capacità del grafene
IL GRAFINO E’ IL NUOVO MATERIALE SINTETIZZATO ALL’UNIVERSITA’ DI COLORADO, USA
La sintetizzazione del grafino
La settimana scorsa è stata pubblicata sulla rivista Nature Synthetis la ricerca sulla riuscita sintetizzazione in grande scala del grafino (graphyne). Il grafino è una classe di carboni allotropi, una specie di derivato del grafene. La notizia ha scatenato un profondo interesse per gli scienziati di tutto il mondo, interessati da tempo alla sintesi di nuovi allotropi del carbonio, per via dell’utilità e della versatilità dell’elemento per l’industria.
Il futuro dell’elettronica e optoelettronica
Il carbonio esiste in una grande varietà di forme strutturali, chiamati allotropi, e creati in base ai tipi di legami e configurazioni tra gli atomi di carbonio stessi. Questi allotropi danno vita ad un grande assortimento di sostanze con proprietà radicalmente differenti, tra cui i diamanti, le più morbidi grafiti, il grafene conduttore, e così via. I semi-conduttori metallici sono componenti essenziali per gli strumenti elettronici e optoelettronici – la branca dell’elettronica che studia gli strumenti ottici – così come era il grafene e come sarà ora il grafino. Questo potrebbe venire usato per esempio come nuovo materiale nelle batterie ricaricabili agli ioni di litio, di solito usate per dispositivi elettronici e veicoli elettrici.
Il grafene, l’ex materiale delle meraviglie
Il grafene era ormai protagonista di questa ricerca da parecchi anni, grazie alle sue meravigliose capacità. la resistenza del diamante e la flessibilità della plastica, oltre che essere il materiale più sottile al mondo e praticamente trasparente. Le scoperte sul grafene e le sue applicazioni nel 2004 sono valse il premio Nobel nel 2010 ai due scienziati russi Andrej Gejm e Konstantin Novoselov.
Il grafene è utilizzato per le gomme delle bici, poichè ha effetto magnetico sulle particelle di gomma e gli permette una migliore resistenza. Sempre per una maggiore resistenza è usato nella produzione di alcune racchette da tennis. Il materiale è stato sfruttato anche per l’illuminazione e la creazione di strade come quella a Bergamo nel 2019. Oltre che come semiconduttore termico, per l’elettronica e per la sua capacità di assorbire le radiazioni in campo ottico.
Tuttavia la settimana scorsa la squadra di ricerca dell’Università del Colorado a Boulder è riuscito a sintetizzare – non per la prima volta, ma in grandi quantità – il grafino. Il materiale si era teorizzato molto utile in questo campo, ma ancora non si era riuscito a sintetizzare nel modo più efficace.
“L’intero pubblico, l’intero campo, è davvero entusiasta del fatto che questo problema di vecchia data, o questo materiale immaginario, si stia finalmente realizzando”. Ha affermato Yiming Hu, autore principale dell’articolo.
Grafino e grafene
La preferibilità del grafino deriva dal fatto che la conduzione di elettroni di questo allotropo pare essere veloce quanto quella del grafene, ma con una qualità in più. Mentre il grafene conduce in tutte le direzioni, è possibile controllare la conduzione del grafino in una sola specifica direzione.
Inoltre secondo alcuni modelli teorici il grafino può formare dei particolari campi elettrici locali che prendono il nome di Coni di Dirac. Senza scendere nel dettaglio fisico, possiamo dire che concettualmente questa proprietà potrebbe rivelarsi ottima per i transistor. Cosi come per lo sviluppo di celle solari, rendendo questo materiale addirittura migliore del grafene.
“C’è una differenza piuttosto grande – tra grafene e graphyne -, ma in senso buono”, ha detto Wei Zhang, professore di chimica alla CU Boulder. “Questo potrebbe essere il materiale meraviglioso della prossima generazione. Ecco perché le persone sono molto eccitate”.
Per sintetizzare il grafino occorre sintetizzare svariati tipi di carbonio in grosse quantità. Fino ad oggi, però, i metodi chimici tradizionali non sono stati in grado di legare atomi di carbonio ad altri elementi in quantità sufficienti per giungere alla sintesi del grafino. Il gruppo di ricerca del professor Zhang è invece riuscito a sintetizzarlo utilizzando un metodo inedito. Il processo chimico definito “metatesi di alchino”, ovvero una reazione organica che riorganizza i legami chimici alchinici.
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