La fabbrica dell'idrogeno è una scoperta calabrese

All'Unical dimostrata la scissione

della molecola dell'acqua con il grafene

COSENZA – È stato definito il materiale delle meraviglie. Perché le proprietà del grafene – una delle tante “facce” con cui il carbonio continua a stupire – sono versatili e per molti versi uniche. È altamente resistente ma al tempo stesso elastico, i suoi elettroni si muovono come se non avessero massa ad una velocità vicina a quella della luce, è leggerissimo e tutto “superficiale”. Con 0,77 grammi di grafene sarebbe possibile realizzare un’amaca di 1 metro quadro in grado di sostenere un gatto di quattro chili. Caratteristiche strabilianti, ma applicazioni per ora pressoché solo concettuali perché ancora non si riesce a produrre grandi quantità di grafene. Non è un caso, quindi, che l’Unione europea abbia deciso di investire 1 miliardo di euro per la ricerca con la Graphene Flagship. E l’interesse della comunità internazionale è molto alto perché il grafene – scoperto nel 2004 da Andrej Gejm e Konstantin Novoselov – continua a svelare nuove inaspettate proprietà.

L’ultima è stata scoperta dal dipartimento di Fisica dell’Università della Calabria, testa e cuore di una collaborazione internazionale che coinvolge altri sette gruppi di ricerca e che è stata pubblicata di recente sulla rivista Acs Nano. Il grafene, hanno scoperto i ricercatori dell’Unical, non è inerte, ma reagisce a contatto con l’acqua ed è in grado di provocare una scissione tra atomi di idrogeno e gruppi idrossilici. Il grafene, insomma, è una mini fabbrica di idrogeno, che in maniera sostenibile e senza altro consumo di energia è in grado di tirar fuori da una fonte rinnovabile e inesauribile come l’acqua il carburante del futuro. La ricerca è coordinata da Antonio Politano che nel 2010, nel corso degli esperimenti condotti nel laboratorio di Spettroscopia vibrazionale e fotoelettronica di nanostrutture, si è accorto che il grafene non era inerte, come ritenuto da tutta la comunità scientifica. «Quando l’acqua veniva esposta al grafene si notava dell’idrogeno in superficie – spiega Politano – Abbiamo così avanzato una tesi nuova sulla reattività del materiale ma per verificarla è stato necessario mettere su un Consorzio, con la partecipazione di otto enti».

Insieme all’ateneo di Arcavacata hanno partecipato alla ricerca le università straniere di Hanyang di Seoul, degli Urali ed Autónoma di Madrid, mentre in Italia sono state coinvolte le università di Padova e Milano-Bicocca, Elettra Sincrotrone Trieste e l’Istituto dei Sistemi Complessi del Cnr. Del team Unical fanno parte, oltre a Politano, la ricercatrice Anna Cupolillo e il professor Gennaro Chiarello. Al progetto ha collaborato anche il tecnico Vito Fabio. Chiarello lavora sul carbonio da circa trent’anni. Ha iniziato con la sua tesi di laurea e nel 2004 ha osservato che i nanotubi di carbonio potevano essere utilizzati per immagazzinare idrogeno a temperatura ambiente. «Con il grafene si fa un passo in più – spiegano Politano e Chiarello – perché accanto allo stoccaggio di idrogeno c’è anche la produzione, con un unico materiale e un unico processo chimico e fisico». Il grafene, nell’esperimento posizionato su un metallo come il nichel e con l’acqua riscaldata ad una temperatura blanda di circa 100 gradi, scatena la reazione chimica e “intrappola” gli atomi di idrogeno. Naturalmente è un sistema modello – in laboratorio si lavora ad una pressione che è un milione di miliardi di volte inferiore a quella atmosferica – che si offre però alla comunità scientifica perché si arrivi anche ad applicazioni industriali. Nel frattempo la ricerca non si ferma. «Lavoriamo su sistemi nanostrutturati di grafene – anticipa Politano – per ottenere prestazioni superiori nello stoccaggio e valuteremo anche lo stoccaggio di altri combustibili, come il metano».