Dentro il grafene: conversazione con il Nobel Konstantin Novoselov

In realtà, non ero interessato ai materiali bidimensionali, all’inizio.

Quando abbiamo iniziato a lavorare sul grafene – che in realtà non chiamavamo ancora così – stavamo semplicemente studiando strati sottili di grafite. L’unica cosa che sapevamo con certezza era che il grafene non poteva esistere.

Era un progetto collaterale, nato dallo stile di lavoro particolare introdotto nel laboratorio dal mio supervisore e amico, Andre Geim. Di tanto in tanto ci dedicavamo a esperimenti strani, non convenzionali. Uno di questi era cercare di costruire transistor a partire dalla grafite. Per farlo, servivano strati molto sottili. Provammo diversi metodi, senza successo, e stavamo per abbandonare tutto.

Poi arrivò la famosa idea dello scotch. Cominciammo a giocarci, ma ci volle ancora del tempo prima di credere davvero che i materiali bidimensionali potessero esistere.

Non si può pianificare una scoperta. Per definizione, è qualcosa di imprevedibile.

Tuttavia, ogni scienziato ha dei “trucchi” per aumentare le probabilità di trovare qualcosa di nuovo. Il Nobel russo Kapica, che vinse per il suo lavoro sull’elio-4 superfluido, era solito affermare che modificando la temperatura di un ordine di grandezza si potevano scoprire nuovi effetti. È un approccio semplice, ma efficace.

In generale, bisogna mettere la natura in condizioni estreme – come un materiale spesso un solo atomo – e pensare fuori dagli schemi. È lì che molte volte accadono cose interessanti.

La proprietà più straordinaria del grafene è che… esiste!

Prima della sua scoperta, si pensava che i materiali spessi un solo atomo non potessero essere stabili. Dimostrare il contrario ha aperto la strada alla scoperta di centinaia di altri cristalli bidimensionali.

Inoltre, il grafene ha una struttura a nido d’ape che conferisce agli elettroni comportamenti unici, quasi relativistici. I legami carbonio-carbonio sono fortissimi, il che lo rende estremamente resistente, termicamente conduttivo e impermeabile. Per questo è un materiale molto interessante sia per la ricerca che per l’industria.

Dipende da cosa si intende per “promettente”: quantità, valore economico o originalità?

Attualmente, il settore che consuma più grafene è quello delle batterie. Ma personalmente trovo molto interessante il campo delle telecomunicazioni, dove il grafene può modificare sia le proprietà elettroniche che ottiche – una combinazione ideale per la trasmissione dati via fibra ottica.

Certo. Oltre alle batterie, il grafene è usato nella gestione termica: ha la più alta conducibilità termica tra tutti i materiali, ed è fondamentale per dissipare il calore nei dispositivi elettronici. È impiegato anche nella stampa 3D per creare leghe funzionali, e persino in cuffie audio di alta qualità. Parliamo di prodotti che si possono già acquistare.

In una prossima fase di lancio avremo applicazioni in ambito sanitario, come il rilascio mirato di farmaci o elettrodi cerebrali.

In elettronica, il grafene non sostituirà il silicio, ma è molto promettente nell’optoelettronica. Inoltre, altri materiali bidimensionali come il disolfuro di molibdeno sono in fase di test per applicazioni elettroniche.

È rischioso puntare tutto su un solo materiale. Il bello dei materiali bidimensionali è che formano una famiglia: possiamo scegliere quello più adatto a ogni applicazione.

Ancora meglio, oggi possiamo costruire materiali artificiali sovrapponendo strati atomici diversi, creando strutture che non esistono in natura ma che possiamo progettare in laboratorio con precisione atomica.

Sì, sono cambiate; e non so se in meglio o in peggio. Alcuni amici mi avevano avvertito, e ho cercato di limitare il cambiamento il più possibile. Non parlo spesso del lavoro che c’è stato prima del premio, preferisco concentrarmi su quello che verrà. Ho cercato di non cambiare il mio stile di lavoro.

Ci sono diversi tipi di scoperte. Alcune nascono da tecniche innovative, altre da intuizioni. Ma molte sono frutto del caso. Serve intelligenza, lavoro duro, ma anche fortuna. È come se la natura ci concedesse le scoperte.

Per me, l’importante è godersi il lavoro da scienziato.

Sono stato fortunato, perché ho avuto diversi momenti così.

Con il grafene, è stato un anno intero di scoperte continue. Ogni nuova proprietà ci rendeva felici come bambini. Era un periodo di grande collaborazione internazionale: ci chiamavamo anche di notte per condividere risultati. È stato un periodo lungo e molto felice.

Lavoro con l’IA applicata alla scienza dei materiali da 3-5 anni. All’inizio sembrava potesse risolvere tutto, ma abbiamo fallito nel primo tentativo. Ora stiamo migliorando. Credo che l’IA contribuirà molto, ma le grandi scoperte richiederanno ancora intelligenza e intuizione umana.

La scienza è strana: più ne sappiamo, più scopriamo quanto ancora ci sia da sapere. È come un pallone che si gonfia: cresce anche la superficie dell’ignoto.

Le scoperte possono avvenire in qualsiasi campo: se trovi ciò che ti appassiona, hai già fatto il primo passo verso una carriera entusiasmante.

L’intervista con Konstantin Novoselov ci ricorda che la scienza non è solo metodo, ma anche immaginazione, collaborazione e apertura all’inaspettato. Il grafene è stato solo l’inizio: il futuro dei materiali bidimensionali è ancora tutto da scrivere, e i giovani ricercatori hanno davanti a sé un universo di possibilità.