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Una cordata di 142 partner in un progetto congiunto di 23 paesi

Ci sono anche la Fondazione Bruno Kessler e l’Università di Trento nel piano di azione europeo per il «grafene»

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Il grafene è un materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio (avente cioè uno spessore equivalente alle dimensioni di un solo atomo). Ha la resistenza meccanica del diamante e la flessibilità della plastica.
Come suggerisce la desinenza «ene» del nome, gli atomi sono ibridati nella forma sp², e si dispongono quindi a formare esagoni con angoli di 120° (vedi immagine della struttura).
In presenza di imperfezioni (pentagoni o ettagoni invece degli esagoni), la struttura si deforma: quando ci sono 12 pentagoni, si ha un fullerene. La presenza di singoli pentagoni o ettagoni provoca invece increspature della superficie.
 
Le scoperte sul grafene e le sue applicazioni (realizzazione di un transistor) conseguite nel 2004 sono valse il premio Nobel per la fisica 2010 ai due fisici Andrej Gejm e Konstantin Novoselov dell'Università di Manchester. Nonostante i problemi iniziali riscontrati nell'applicabilità del grafene a singolo strato, i due fisici hanno evoluto il materiale fino alla costruzione del cosiddetto grafene a doppio strato, il quale garantisce più resistenza e flessibilità di utilizzo.
L’obiettivo per i prossimi dieci anni è di introdurre in società questi nuovi materiali che promettono di rivoluzionare il futuro delle applicazioni in numerosi campi, tra cui quelli energetico, ambientale e delle telecomunicazioni.

Il progetto europeo «Graphene Flagship» si basa su un piano di azione scientifico-tecnologico che indirizza la ricerca sul grafene e i relativi materiali bidimensionali.
In un documento open-access pubblicato oggi su Nanoscale, la rivista della Royal Society of Chemistry, più di 60 tra accademici e industriali hanno elaborato un piano di azione scientifico tecnologico per il grafene, i cristalli bidimensionali correlati, altri materiali 2d e i sistemi ibridi basati su una combinazione di cristalli 2d e altri nanomateriali.
Il piano copre i prossimi 10 anni e il suo obiettivo è quello di guidare la comunità scientifica e il mondo dell’industria allo sviluppo di prodotti a base di grafene e materiali ad esso collegati.
Tra gli autori del documento c’è Nicola Pugno (foto di fianco), responsabile del gruppo di lavoro sui «Nanocompositi» per la Fondazione Bruno Kessler, nonché professore di solidi e meccanica strutturale e direttore del Laboratorio di nanomeccanica bio-ispirata e grafene presso il Dipartimento di Ingegneria civile, ambientale e meccanica dell'Università di Trento.
Pugno, in qualità di responsabile della «modellazione del composito» del Graphene Flagship, si occupa della progettazione di nuovi compositi di grafene utilizzando strumenti nanomeccanici avanzati, spesso prendendo ispirazione dalla natura.
 

Struttura del grafene.
 
All’interno del progetto europeo, la Fondazione Kessler è coinvolta, grazie al ricercatore Luigi Crema (foto sotto il titolo), anche nelle attività sull’Energia, che si occupano in particolare dello stoccaggio di idrogeno in materiali innovativi correlati al grafene.
Crema, responsabile dell'Unità di Ricerca Applicata sui Sistemi Energetici (FBK - Centro Materiali e Microsistemi), con il suo gruppo studia i sistemi di immagazzinamento dell'idrogeno eseguendo test promettenti sui nuovi materiali basati su nanostrutture al grafene a prestazioni avanzate, che trovano applicazione sia sulle auto a idrogeno, che nell’accumulo di energia in edifici, comunità e a supporto delle reti elettriche del futuro.
La cordata europea, costituita nel 2013 su iniziativa congiunta del mondo accademico e industriale e grazie a un bando della UE che mira ad affrontare le grandi sfide scientifiche e tecnologiche attuali attraverso strategie multidisciplinari di R&S a lungo termine, ora conta 142 partner (23 in Italia) in 23 Paesi e un numero crescente di membri associati.
 

 
Francesco Profumo, presidente della Fondazione Bruno Kessler, si è detto molto orgoglioso della leadership di Nicola Pugno e Luigi Crema per i due gruppi sui «Nanocompositi» ed «Energia» all’interno del piano di azione Graphene Flagship.
«FBK è uno dei principali istituti di ricerca italiani – afferma – ed è fortemente impegnata a svolgere un ruolo attivo nel successo nei prossimi anni della tabella di marcia scientifica e tecnologica europea per il grafene.
«Il nostro istituto, con le sue eccellenti strutture e i molti ricercatori coinvolti nel progetto, potrebbe dare un contributo al progresso di questo settore e identificare nuove applicazioni da trasmettere all'industria europea.
«I nuovi materiali a base di carbonio, di cui il grafene fa parte, avranno un ruolo importante nel futuro della produzione europea e la FBK, grazie ai suoi ricercatori, è pronta ad investire in attività di condivisione delle conoscenze con aziende interessate a nuove applicazioni per il grafene nei settori dei nanocompositi e dell'energia.»

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