Il grafene europeo in corsa per un miliardo di euro

Non si tratta di inventare sistemi che ancora non abbiamo o scoprire meccanismi fisici che ancora non conosciamo, il grafene viene già prodotto e usato nei laboratori, si tratta di passare dalla fase di ricerca a quella di produzione di scala e immissione sul mercato. Si tratta di rivoluzionare completamente il mondo dell'elettronica come lo conosciamo, nel giro di 5-10 anni a partire da adesso...

Logo ufficiale della Graphene FET Flagship.

"We do real stuff!" Con queste parole roboanti e di indubbio fascino Andrea Ferrari, italiano alla corte della Cambridge University, ha presentato il progetto "Graphene-Driven Revolutions in ICT and Beyond" lo scorso 5 maggio, nella partecipatissima conferenza europea dedicata alle tecnologie del futuro, a Budapest.

ECCERobot, uno dei prototipi
mostrati alla conferenza fet¹¹.

Il programma Future and Emerging Technologies (FET) dell'Unione Europea sostiene da due decenni le ricerche più azzardate e d'avanguardia del continente e nella conferenza fet¹¹ di quest'anno ha lanciato seiFET Flagship Pilot, finanziate per sviluppare un progetto operativo e concorrere poi nel 2013 per un finanziamento di un miliardo di euro in dieci anni. In questi sei progetti pilota si va dalla simulazione del cervello umano nella sua globalità allo sviluppo di sensori ambientali e biologici a consumo energetico nullo, da robotsoffici che possano interagire con naturalezza con l'uomo, al test di terapie mediche su pazienti virtuali simulati. La ricerca europea più innovativa dimostra di puntare molto su nanotecnologia, robotica e informatica e ha una fondamentale parola d'ordine: rivoluzione tecnologica.


Il progetto Graphene non è da meno, ma probabilmente ha uno spunto in più rispetto agli altri, avendo un appoggio importante da parte di NOKIA (ma anche Samsung sta puntando con decisione su questa tecnologia), presente alla sessione nella persona di Jani Kivioja, capo ricerca dell'azienda a Cambridge. Partecipano il Regno Unito, con le università di Manchester, Lancaster e Cambridge, la Francia, la Spagna, la Svezia, la Finlandia, la Germania e anche l'Italia attraverso il CNR, impegnato però solo sul fronte amministrativo.

I partner internazionali della flagship Graphene-CA.

La richiesta all'Europa dei responsabili del progetto è chiarissima: è ormai evidente che il grafene sarà centrale nell'elettronica di domani e lo dimostra il sempre maggiore interesse di colossi internazionali come gli Stati Uniti, il Giappone, la Corea, Singapore. L'Europa per competere deve puntare sull'innovazione tecnologica e semplicemente non può permettersi di rimanere fuori dai giochi del mercato di questo materiale.

Elaborazione artistica di un
foglio di grafene corrugato.
Credit: Jannik Meyer.

Ma da dove viene tutto questo entusiasmo per il grafene? Di fatto si tratta di carbonio, ma ha una caratteristica unica: per ora è l'unico cristallo bidimensionale che si conosca e si riesca a maneggiare. Si tratta infatti di un foglio di atomi di carbonio disposti su un reticolo esagonale, spesso esattamente un atomo, prodotto per la prima volta nel 2004 da Andre Geim e Konstantine Novoselov dell'Università di Manchester, premi Nobel per la fisica nel 2010, con un procedimento noto come scotch tape. La ben nota grafite, il materiale di cui sono composte le mine delle matite, non è altro che una serie di piani di grafene impilati uno sopra l'altro a formare una struttura tridimensionale. Lo studio della grafite aveva suggerito già da tempo l'esistenza del grafene e probabilmente negli anni sono stati prodotti e analizzati molti campioni più o meno puri, ma a Manchester per la prima volta si è riusciti a portare a termine una procedura di esfoliazione della grafite proprio mediante una sorta di scotch (da cui il nome), che oggi permette la produzione di campioni di dimensioni attorno al millimetro. Un'altra tecnica funziona con il principio apposto: si fa crescere un foglio di grafene su un substrato di varie sostanze opportunamente riscaldato.

Grafene depositato su un substrato
trasparente e flessibile.
Credit: inspirationgreen.com

Dalla prima sintesi del 2004, ormai ci sono molte tecniche per produrre campioni di grafene e riescono a farlo molti laboratori in giro per il mondo, ognuno con le proprie caratteristiche e peculiarità. Nei prossimi anni la sfida sarà passare da campioni di pochi micrometri alla scala dei metri quadrati, mantenendo un controllo sufficiente sulla loro purezza. Sono molte le caratteristiche del grafene che interessano l'industria dell'elettronica, prime fra tutte la grande mobilità elettronica e la bassissima resistività a temperatura ambiente. La sua struttura a nido d'ape ne fa uno dei materiali più resistenti che si conoscano, addirittura 200 volte più dell'acciaio. Il fatto che sia trasparente alla luce ne fa il materiale migliore per produrre elettrodi invisibili, elementi di base per schermi a cristalli liquidi, superfici touch, celle fotovoltaiche, tutto semi-trasparente.


Ciò che impressiona maggiormente di questa tecnologia è il fatto che alcune grandi aziende come NOKIA e Samsung abbiano già girato concept spot sui loro prodotti del futuro. Schermi AMOLED flessibili e trasparenti, display sensibili al tocco che possono trasformare qualsiasi superficie in un'interfaccia touch, vetri delle finestre con le caratteristiche dei pannelli solari, efficienti laser al femtosecondo, trappole per elettroni per incrementare l'ultra alto vuoto, stampa dei circuiti elettronici direttamente con una stampante ink-jet, membrane perfettamente isolanti per qualsiasi gas. In tre parole, un mercato multi-miliardario. E device di consumo che oggi appartengono solo alla fantascienza, ma che tra cinque anni potrebbero essere già nelle nostre tasche.

Nota: questo mio articolo è apparso originariamente su Dieci alla meno nove, ma è scomparso durante il blocco di blogger di metà maggio. Era stato ripubblicato su Impatto globale, ma ora è scomparsa anche quella copia. Per fortuna Google Reader fa anche da archivio, quindi è bastata la fugace apparizione su Dieci alla meno nove per avere una copia del post dal feed (completo, per fortuna).