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sabato 25 novembre 2017

NOScienza venerdì 16 giugno 2017 ore 07:57

​SWAN-iCare: la natura di nuovo in gioco

La natura è sempre presente nelle innovazioni tecnologiche, un esempio ne sono i derivati del carbon fossile con i loro svariati utilizzi, a partire dalla rivoluzione industriale (1770).

PONTEDERA — Oggi siamo passati all’utilizzo del carbonio in altre applicazioni tecnologicamente più sofisticate, partendo dalla scoperta che il carbonio ha tante strutture diverse e che, in base al legame tra una particella ed un’altra, si creano differenti materiali come per esempio la grafite e il diamante. Dei gradi di purezza del diamante, delle sue proprietà tecnologiche e della sua preziosità si può dire che tutti sappiamo quasi tutto, ormai da tempo. La grafite invece sino a poco tempo fa era conosciuta solo come elemento di scrittura (compone l’anima dei lapis) o come elemento conduttivo usato nei primi motori elettrici. Studi relativamente recenti ci hanno svelato che da un punto di vista della struttura chimico-fisica la grafite è una sorta di ‘millefoglie’ di colore scuro, caratterizzata da legami forti su uno stesso piano/strato e da legami più deboli tra un piano e l’altro, che determinano una consistenza per così dire “morbida” del materiale.

Un cugino meno conosciuto della grafite è il grafene. Può essere ottenuto dalla grafite portandola a 1200 gradi, temperatura che scompagina la struttura ‘millefoglie’. Oppure il grafene può essere prodotto per sintesi chimica “aggiungendo” gruppi OH tra uno strato e l’altro della grafite. Il grafene ha buona conducibilità elettrica ed è bidimensionale. Uno dei suoi primi utilizzi è stato in campo medico in cui è stato progettato un sensore per misurare il PH delle ferite di persone anziane, più suscettibili a ferite croniche, ferite che si rimarginano in tempi molto lunghi, addirittura in anni.

Il progetto è finalizzato a misurare il ph delle ferite, perché si è visto che il ph è legato alla presenza dei batteri: all’aumentare del ph aumenta anche la presenza di batteri e di conseguenza aumentano le probabilità di contrarre o prolungare i tempi di un’infezione. Il progetto, nato in Europa, prende il nome di SWAN-iCare. Si basa sui “nanotubi”, micro strutture assimilabili a fogli cilindrici derivati dalla struttura sferica del carbonio, che furono studiati e scoperti del 1985 dal chimico statunitense Richard E. Smalley. Un nanotubo oggi costa circa 150€ e diventa inservibile dopo soli 3 giorni. Per diminuire il costo del nanotubo si è considerata la sostituzione del grafene puro con un ossido ridotto dall’aggiunta di acido ascorbico e vitamina C al grafene che sia stato ottenuto chimicamente. In questo modo si è ottenuto un sensore costituito da una rete di nanotubi dotati di un’ottima conduzione che costituiscono un percorso conduttivo all’interno di un materiale isolante (plastica). Applicando la differenza di potenziale si può misurare con la legge di Ohm (R= I*V) il valore della resistenza. Dispositivi con tali caratteristiche di resistenza sono stati applicati in via sperimentale a 15 persone anziane per una settimana e i risultati di questa ricerca saranno resi noti a breve.

Le scoperte sul grafene e le sue applicazioni (fra cui anche la realizzazione di un transistor) risalgono al 2004 sono valse il premio Nobel per la fisica 2010 ai due fisici Andrej Gejm e Konstantin Novoselov dell'Università di Manchester.

Ferizako Rustani

4A  Liceo XXV Aprile-Scientifico, Pontedera