Energia pulita grazie al grafene

A volte le scoperte più importanti accadono quasi per caso: si sta studiando un fenomeno, che magari si ritiene banale, ed ecco che spunta una proprietà imprevista e sensazionale.

È questo ciò che è in pratica successo a un gruppo di studenti dell'Università dell'Arkansas, guidati dal professor Paul Thibado. L'articolo continua qui sotto.

Il gruppo stava conducendo delle osservazioni su una proprietà nota del grafene, il "materiele dei miracoli" costituito da un singolo strato di atomi di carbonio.

Verrebbe da pensare che un materiale del genere sia ciò che di più simile a un oggetto bidimensionale si possa ottenere, ma in realtà un foglio di grafene non è perfettamente piatto: vibra a livello atomico in un modo che però non interferisce con i legami tra gli atomi.

Gli studenti di Thibado stavano cercando di misurare con precisione il livello di questo tremolio, posizionando uno strato di grafene al di sopra di una griglia di rame e osservando il tutto con un microscopio a effetto tunnel.

«Gli studenti pensavano che non avrebbero imparato nulla di utile» - ricorda Thibado - »ma io mi chiedevo se non ci stessimo ponendo una questione troppo semplice».

Pur riuscendo a registrare il movimento degli atomi, non emergeva alcuno schema riproducibile. Così, alla ricerca di uno schema, il gruppò iniziò a considerare i dati raccolti da un diverso punto di vista, «suddividendo ogni immagine in sotto-immagini».

Venne così alla luce un fenomeno imprevisto: «Ogni regione di una singola immagine, quando osservata per un certo tempo, produceva uno schema più significativo»: il grafene si contorceva in modo non dissimile da come farebbe un sottile pezzo di metallo che viene torto alle estremità.

Thibado ha poi spiegato che lo schema individuato, composto da piccole fluttuazioni casuali che ottengono come risultato degli spostamenti evidenti è noto come volo di Lévy; ciò era finora stato osservato in biologia e negli studi sul clima, ma non a slivello atomico.

Il movimento registrato, inoltre, era in grado di produrre una piccola ma rilevabile differenza di potenziale. Usando una singolo pezzo quadrato di grafene, con 10 micron di lato, Thibado ha calcolato che si possa ottenere una potenza di 10 microWatt.

È chiaramente molto poco, ma sovrapponendo diversi strati di grafene è possibile ottenere una carica elettrica utilizzabile, per esempio per applicazioni quali i bioimpianti.

«È la chiave che ci permetterà di usare il movimento dei materiali 2D come fonte di energia» commenta Thibado, che ora sta proseguendo gli studi in collaborazione con lo US Naval Research Laboratory.

Qui sotto, un video divulgativo che illustra il fenomeno scoperto.