Titolo: Foglio di grafene
Fonte: www.zeusnews.com

È il prinipale candidato come combustibile delle future celle 'pulite' ed efficienti, ma presenta il problema di come essere accumulato e conservato. L'elemento chimico dell'idrogeno non è semplice da gestire e spesso le soluzioni proposte dai ricercatori a livello internazionale hanno lacune nella fase finale, ovvero quando l'idrogeno una volta immagazzinato deve essere rilasciato, un passaggio, quest'ultimo, che richiede temperature e pressioni molto elevate con un alto dispendio energetico.

Così, esperimento dopo esperimento, i ricercatori dell'Istituto Nanoscienze del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pisa, hanno trovato il modo di immagazzinare l'idrogeno in modo efficiente ed economico per scopi energetici, come? Semplicemente 'stropicciando' un foglio di grafene. Attraverso una serie di simulazioni al calcolatore, infatti, uno studio condotto dai ricercatori dell'Istituto Nanoscienze del Cnr, mostra che si può indurre il grafene ad assorbire e rilasciare idrogeno controllandone il il movimento e l'increspatura.


[Foglio di grafene corrugato con idrogeno intrappolato (in arancione) e idrogeno libero (bianco). Fonte Cnr]

Il risultato, pubblicato qualche settimana fa sulla rivista on-line Journal of Physical Chemistry, è stato ottenuto dalla dottoressa Valentina Tozzini e dal dottor Vittorio Pellegrini del laboratorio Nest dell'Istituto Nanoscienze del Cnr e Scuola Normale Superiore di Pisa, i cui calcoli indicano che quando uno strato di grafene viene compresso lateralmente formando ondulazioni con creste e valli, l'idrogeno aderisce chimicamente alle creste delle onde. Dalle analisi è emerso poi che, spostando la corrugazione in modo analogo a un'onda che procede, le creste si muovono e l'idrogeno si ritrova in zone concave in cui l'adesione è sfavorita; questo meccanismo combinato con l'effetto dinamico dell'onda stessa, provoca il rilascio dell'idrogeno.


[Struttura corrugata di grafene colorata secondo la curvatura del reticolo, in chiaro le zone convesse più affini all'idrogeno e in scuro le zone concave. Fonte Cnr]

"L'idrogeno ha una forte affinità per le zone convesse del grafene e molto poca per quelle concave - ha commentato Valentia Zozzini - questo accade perché l'energia del legame è proporzionale alla curvatura del reticolo atomico". "Una volta catturato sulle creste, invertendo la curvatura - ha aggiunto -, diventa possibile rilasciare l'idrogeno, un po' come scuotere un tappeto di grafene impregnato di polvere-idrogeno". 

I ricercatori sono passati poi alla fase successiva, sperimentando come produrre strati di grafene corrugato in laboratorio e come invertire le ondulazioni in maniera controllata nel materiale reale. "L'idea di utilizzare la curvatura del grafene per assorbire e rilasciare idrogeno è del tutto nuova - ha sottolineato Vittorio Pellegrini coautore della ricerca - la realizzazione di dispositivo è vincolata da molti requisiti ingegneristici che abbiamo appena cominciato a esplorare, ma le simulazioni di questo studio ci dicono che la strada è percorribile".

MATERIALI
- La ricerca del Cnr sulla rivista on-line Journal of Physical Chemistry

LINK
- Laboratorio Nest Istituto nanoscienze Cnr di Pisa

NOTE
[1] Per 'grafene' si intende il materiale formato da un solo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo a nido d'ape valso. 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 Andre Geim e Konstantin Novoselov dell'Università di Manchester.

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