I tre soli: realtà o fantascienza?

Nei primi giorni di Gennaio, in un paese del nord est della Cina, per la precisione Changchun, gli abitanti si sono ritrovati ad ammirare uno spettacolo assolutamente originale ed a dir poco curioso. Durante una mattinata invernale, alzando gli occhi al cielo, si saranno chiesti se fosse una cosa vera o un'illusione ottica, ma hanno potuto ammirare "tre soli" splendere in cielo.

In realtà si trattava di due sfere di luce, di dimensioni circa dieci volte inferiori a quelle del sole "normale", che si trovavano alla stessa distanza dalla stella principale ed erano circondate da un arcobaleno a mo' di cerchio di luce.

Ecco come si potrebbe presentare il fenomeno dei "tre soli"

Il fenomeno ha scatenato subito le reazioni più strane, infatti molte sono state le versioni che hanno provato a spiegare questo fenomeno, ma secondo gli esperti, la spiegazione più plausibile, risiede nella diffrazione dei raggi solari nell'alta atmosfera.

La presenza di particelle di acqua congelata, nelle nubi che si trovano tra gli 8.000 e i 12.000 metri dalla superficie (tecnicamente chiamate cirri, che assumono una forma caratteristica di filamenti chiari e sottili), ha fatto sì che i raggi solari fossero diffratti e che dessero origine a questo strano fenomeno, che a causa della sua natura è stato visibile solo in quel particolare punto del pianeta Terra.

Quindi non un'allucinazione, ne tantomeno fantascienza o effetti speciali, ma solo un normalissimo fenomeno naturale, seppur strano, ma che valorizza la bellezza della Natura e tutte le sue sfaccettature.

Alì

Il Grafene, la grande intuizione di Geim e Novoselov

Il 2010 si è appena concluso e mentre tutti si affannano a ricordare i fatti belli e meno belli accaduti in Italia e nel mondo, noi vogliamo portare l'attenzione dei lettori verso un fatto molto importante, diverso da quelli che vi hanno raccontato Tv e giornali, ma sicuramente interessante.

Modello computerizzato di uno strato di Grafene (Fonte: La Repubblica)

Quella che stiamo per raccontarvi è la storia dell'inizio di una rivoluzione, scientifica, ma pur sempre rivoluzione. Tutto ha inizio con la sintesi di un materiale talmente innovativo, ma allo stesso tempo talmente semplice e versatile, che già tutti ne parlano, come la rivoluzione scientifica del XXI secolo (da qualche secolo ormai ce l'hanno tutti perchè il XXI no? ndr). A rafforzare queste considerazioni ci hanno pensato, in Svezia, i membri dell'Accademia delle Scienze, assegnando a Andre Geim e Konstanin Novoselov il premio Nobel per la fisica 2010 per aver sintetizzato in laboratorio per la prima volta questo materiale.

Quello di cui stiamo parlando è il Grafene, un materiale costituito esclusivamente da un unico strato di atomi di Carbonio. E' stato ottenuto per la prima volta nel 2007, trattando la grafite con miscela Solfo - Nitrica, successivamente ossidata ed esfoliata, fino ad ottenere cerchi di grafene con dei gruppi alchilici ai bordi. L'ulteriore trattamento con Cloruro di Tionile, ha trasformato i gruppi alchilici prima in cloruri acilici e successivamente in ammidi. Il cerchio di Grafene così ottenuto è risultatosolubile in Tetraidrofurano, Tetraclorometano e Dicloroetano.

Lo strato, "monoatomico", è caratterizzato da Carboni ibridizzati sp2 (il suffisso -ene a noi chimici dovrebbe dire qualcosa, ndr), disposti in modo da  formare degli esagoni regolari, che danno perciò al materiale, caratteristiche davvero particolari, che vedremo tra breve. 

Infatti, prima vorrei dedicarmi un attimo agli amanti della pignoleria, riportando la definizione IUPAC del Grafene: "Uno strato singolo di atomi di carbonio ordinati secondo la struttura della grafite può essere considerato come l'elemento finale della serie naftalene, antracene, coronene, ecc. e la parola grafene va quindi utilizzata per indicare gli strati singoli di carbonio all'interno dei composti della grafite. Il termine "strato di grafene" viene comunemente utilizzato all'interno della terminologia del carbonio."

Altro modello computerizzato del Grafene (Fonte: Wikipedia)

Come promesso vediamo le caratteristiche principali di questo nuovo materiale. 

La prima e la più sbalorditiva, a mio modo di vedere, è il fatto che esista. Lo strato monoatomico da origine ad un materiale praticamente bi - dimensionale, cosa che potrebbe creare più di qualche perplessità, ma che invece è giustificata dal fatto che le oscillazioni continue del materiale e le imperfezioni, dovute alla presenza di celle pentagonali ed ettagonali all'interno della struttura, provocano delle curvature, danno origine alla terza dimensione.

Il fatto stesso che il materiale sia monoatomico e che l'esistenza e il numero delle imperfezioni possano essere controllati ne fornisce la seconda  caratteristica principale, ovvero, mi piace definirla così, la "duttilità geometrica". Mi spiego meglio. La presenza di celle pentagonali ed ettagonali, provoca delle curvature, che possono essere controllate per far sì che il grafene assuma diverse forme e che sia utilizzabile in diversi modi. Per essere ancora più chiari, si può dire che un "foglio" di Grafene può essere piegato, mediante l'inserimento controllato di celle non esagonali, per ottenere un Nanotubo, al quale può essere addirittura applicato un tappo sferico, costituito dallo stesso materiale - pensate ad un pallone da calcio in cuoio, i cui elementi di copertura sono esagonali e pentagonali -.

Ovviamente non finisce qui, infatti tra gli impieghi futuri di questo straordinario materiale, c'è quello informatico. Il grafene è ormai considerato l'erede naturale del Silicio, materiale di largo impiego nella costruzione di microchip e componenti elettronici, grazie alla sua straordinaria conducibilità, per questo motivo è già stato realizzato un transistor che ha la capacità di sostenere frequenze di 100 GHz, mentre i "vecchi" modelli potevano supportere fino a circa 40 GHz.

Tra gli altri impieghi del Grafene c'è quello nel campo della medicina, dove si spera di riuscire ad impiegarlo come materiale costituente di protesi piccolissime per risolvere problemi in zone del nostro organismo difficili da raggiungere, ma soprattutto assicurando la compatibilità assoluta con ogni paziente.

Per concludere, mi fa piacere ricordare che lo studio teorico sull'esistenza del Grafene non è recente, anzi erano sessant'anni che i migliori centri di ricerca scientifica erano sulle sue tracce. Solo l'impiego di risorse umane ed economiche in maniera continua ha portato alla scoperta sensazionale di Geim e Novoselov, membri dei laboratori della University of Manchester, aiutati dalle risorse dell'istituto di ricerca scientifica Max Planck Institute in Germania. 

Tutto ciò dovrebbe servire come esempio a tutti coloro si occupano di amministrare la Ricerca e l'Università in Italia, ma soprattutto a chi ha avuto il coraggio di dire che con la cultura non si mangia, al quale mi sento in dovere di dire che, magari con la cultura non si mangia, ma con le bolle finanziarie e i tagli inconsiderati si ammazza la gente!!!

Alì

Il nuoto sincronizzato dei Nuclei Atomici

 

Un gruppo di ricercatori italo-francesi ha osservato, durante un esperimento, un comportamento dei nuclei atomici mai visto prima, una specie di nuoto sincronizzato di particelle che compongono un nucleo esotico e poco stabile. Noi sappiamo che un nucleo è determinato da coppie neutrone-neutrone e protone-protone, invece questo nucleo di isotopo esotico che hanno osservato presenta coppie di tipo neutrone-

protone.

Si tratta di una nuova fase nucleare presente nello stato fondamentale o nei primi stati eccitati di nuclei pesanti instabili. Alcuni fisici, della sezione di Napoli e Padova, hanno fatto scontrare nuclei di atomi pesanti, quando sono eccitati, per creare dei nuclei atomi con ugual numero di protoni e neutroni; rivelando i raggi gamma emessi dai nuclei quando tornano allo stato di minima energia, è stata osservata la struttura fondamentale di un isotopo instabile dell'atomo di palladio, il ⁹²Pd, il cui nucleo contiene esattamente 46 protoni e 46 neutroni. Il moto del nucleo di questo isotopo sembra essere dominato da coppie neutrone-protone, contrariamente a tutti i nuclei atomici finora conosciuti. Le coppie neutrone-protone mostrano, appunto, un “nuoto sincronizzato” cioè una accoppiamento di spin paralleli diverso da quello che si osserva negli altri atomi. Questi comportamenti particolari, sono molto diversi da quelli che si verificano con l'Elio liquido (superfluidità) e con la materia sottoraffreddata a circa 271° C sotto zero (superconduttività).

Essendo causa di comportamenti collettivi tra coppie di nucleoni, queste correlazioni protone-neutrone possono influenzare il movimento di rotazione dei nuclei.

 

Secondo Giacomo De Angelis, responsabile nazionale dell'esperimento, l'obbiettivo dello studio è quello di soddisfare l'esigenza di conoscere le forze nucleari fino in fondo, al fine di provare in maniera definitiva i modelli teorici. Lo sforzo dei ricercatori va nella direzione della comprensione dei processi di nucleosintesi stellari, in cui i nuclei più leggeri vengono bombardati da altre particelle, diventano più pesanti, decadono e danno origine alla maggior parte degli elementi chimici.

Angelo D'Addario