GRAFENE... 9 anni fa e non solo
27 DICEMBRE 2012
Nuovi finanziamenti per la ricerca sul grafene "super materiale"
Gli scienziati dell'Imperial College di Londra riceveranno oltre 4,5 milioni di sterline di finanziamenti pubblici per studiare come il grafene "super materiale" possa favorire miglioramenti nelle industrie high-tech, come la progettazione aerospaziale e le tecnologie mediche.
Il Cancelliere dello Scacchiere, George Osborne MP, ha annunciato oggi un investimento di 21,5 milioni di sterline per la commercializzazione del grafene , uno dei materiali più sottili, leggeri, resistenti e conduttivi che siano stati scoperti, contrassegnato dal Premio Nobel per la Fisica 2010 come uno dei i risultati scientifici più innovativi del mondo.
Tre progetti di ricerca presso l'Imperial condivideranno i finanziamenti dell'Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) come parte di un nuovo programma con una serie di partner industriali, tra cui il produttore di aeroplani Airbus. Gli scienziati che ricevono la sovvenzione sperano di sviluppare tecnologie di grafene che contribuiranno all'economia del Regno Unito e possano essere applicate dalle industrie di tutto il mondo.
Il professor Neil Alford, vice preside per la ricerca presso la Facoltà di ingegneria dell'Imperial, che sta svolgendo un ruolo chiave in uno dei nuovi progetti, ha dichiarato: "Questa è un'enorme opportunità per la scienza e l'industria del Regno Unito. Il nuovo finanziamento ci consentirà di portare il grafene un passo più vicino alle applicazioni utili, aiutandoci a esplorare le proprietà fisiche e meccaniche di questo straordinario materiale, nonché il suo comportamento ad alta frequenza."
In un progetto del valore di 1,35 milioni di sterline, guidato dal professor Tony Kinloch del Dipartimento di ingegneria meccanica con i colleghi dei dipartimenti di chimica e ingegneria chimica, i ricercatori esploreranno come combinare il grafene con i materiali attuali può migliorare le proprietà delle parti di aeroplani, come la fabbricazione loro resistenti ai fulmini. Sperano che la stessa tecnologia possa essere utilizzata anche per sviluppare rivestimenti per pale di turbine eoliche, per renderle resistenti ai graffi e fisicamente più resistenti in condizioni climatiche estreme .
Il professor Eduardo Saiz, del Dipartimento dei materiali, svilupperà nuovi processi di produzione utilizzando liquidi che contengono minuscole particelle sospese di grafene, al fine di ridurre il costo delle tecniche industriali attualmente costose. Questo progetto riceverà un finanziamento di 1,91 milioni di sterline e coinvolge scienziati dei dipartimenti di chimica e ingegneria chimica dell'Imperial e della Queen Mary, Università di Londra.
£ 1,37 milioni di finanziamenti ricevuti dal professor Norbert Klein, anche dal Dipartimento dei materiali e condivisi con il Dipartimento di fisica dell'Imperial, pagheranno nuove apparecchiature per depositare fogli estremamente sottili di grafene, in modo che gli scienziati possano esplorarne le proprietà elettriche. Sperano che la nuova tecnologia di scansione medica possa essere sviluppata come risultato di come il grafene risponde alle onde elettromagnetiche ad alta frequenza, dalle microonde alle frequenze terahertz e fino alle lunghezze d'onda della luce visibile.
Il professor Alford ha dichiarato: "All'Imperial utilizzeremo i finanziamenti per costruire su una ricerca di prima classe che attraversa diversi dipartimenti universitari per migliorare notevolmente le attuali tecnologie come catalisi, supercondensatori, membrane, polimeri multifunzionali e compositi ceramici e un'intera gamma di applicazioni a microonde e frequenze ottiche. Lavoreremo per migliorare le proprietà meccaniche dei materiali compositi e affrontare le proprietà elettriche dei dispositivi, per sviluppare sensori eccezionalmente sensibili per una gamma di applicazioni nel monitoraggio ambientale e nelle scienze mediche".
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Interfacciamento di materiali a base di grafene con cellule neurali
- 1 Centro per la neuroscienza e la tecnologia sinaptica, Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, Italia
- 2 Graphene Labs, Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, Italia
- 3 Dipartimento di Medicina Sperimentale, Università degli Studi di Genova, Genova, Italia
- 11 aprile 2018 | https://doi.org/10.3389/fnsys.2018.00012
La proteina "Magneto" geneticamente modificata controlla a distanza il cervello e il comportamento 24 marzo 2016
Un nuovo studio realizzato presso la Brown University dimostra che il grafene è potenzialmente tossico per gli esseri umani. La notizia non è del tutto nuova, ma il lavoro degli scienziati contribuisce a dissipare i dubbi esistenti: questo materiale "bidimensionale" può penetrare nelle cellule e danneggiarle anche gravemente.
Si riaccende così il dibattito sulla pericolosità di questo materiale (qui un articolo del 2012). In primo luogo per le persone coinvolte nella sua produzione, particolarmente esposte alle particelle nanometriche, ma anche per il consumatore finale: non è noto infatti cosa potrebbe accadere se un oggetto con del grafene al suo interno dovesse rompersi, liberando nell'ambiente polveri sottilissime di questo materiale – che il nostro sistema respiratorio non è in grado di filtrare.
Il grafene è infatti, sostanzialmente, un "foglio" di carbonio puro spesso solo un atomo, e ha le qualità più svariate: ne abbiamo parlato a più riprese perché è il miglior candidato per sostituire il silicio, per realizzare nuovi sistemi di raffreddamento, celle solari e tante altre cose.
Secondo questa nuova ricerca (PDF) però i frammenti di grafene possono penetrare nelle cellule (non solo quelle umane) e comprometterne la funzionalità. Se questa possibilità era già nota in passato, la novità è che gli scienziati della Brown hanno preso in considerazione frammenti dai bordi frastagliati che, nelle simulazioni al computer, si erano rivelati meno pericolosi.
I ricercatori hanno sperimento gli effetti dei frammenti di grafene su tessuti umani (polmoni, pelle, cellule immunitarie), vedendo al microscopio come il materiale miracoloso penetrava nelle cellule, che ne inglobavano pezzi grandi anche dieci micrometri.
Si tratta d'informazioni da prendere con molta serietà, per chi già oggi lavora alla produzione del grafene, e anche per tutti noi. Il rischio più immediato è quello legato all'inalazione, ma ci sono anche il contatto diretto con occhi e pelle o l'ingestione da prendere in considerazione. Tutti argomenti da valutare con attenzione, visto che questo materiale molto probabilmente sarà molto comune nel giro di pochi anni, e di certo nessuno vuole rivivere l'esperienza dell'Eternit.
Covid. Mascherine con il grafene per annientare il virus. La ricerca dall’Università Cattolica
21 LUG - Mascherine “imbastite” con il grafene per dare scacco al Sars-Cov-2.
È questa la mossa dei Ricercatori dell’Università Cattolica, campus di Roma – Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli Irccs che hanno scoperto un modo per sviluppare mascherine e altri strumenti di protezione a prova di coronavirus: hanno dimostrato che tessuti “imbastiti” (funzionalizzati) con il grafene e con ossido di grafene possono eliminare il Sars-CoV-2 con un’efficacia fino al 99%.
I risultati dello studio coordinato da Massimiliano Papi, associato presso il Dipartimento di Neuroscienze dell’Università Cattolica, Campus di Roma son stati pubblicati sulla rivista “iScience”.
Le mascherine sono divenute ormai un presidio protettivo per tutti, che probabilmente si dovrà utilizzare ancora a lungo. Di qui l’idea di renderle ancora più protettive, non solo per gli operatori sanitari ma per la popolazione generale. Già in passato altre ricerche hanno dimostrato le proprietà antisettiche del grafene, un nanomateriale a base di carbonio presente anche nelle mine delle matite; per questo i ricercatori hanno pensato di estenderne l’uso anche ai presidi protettivi anti-Covid-19.
L'Agenzia Europea per la salute e sicurezza del lavoro ha recentemente pubblicato una scheda con indicazioni per la gestione dei rischi lavorativi derivanti dai nanomateriali consultabile a questo link .
I nanomateriali prodotti artificialmente sono materiali in cui almeno il 50 % delle particelle ha una o più dimensioni comprese fra 1 e 100 nm. Si tratta di particelle utilizzate nella produzione industriale, nelle tecnologie o nella medicina, sotto forma ad esempio di nano-biossido di titanio, grafene, nanotubi di carbonio o nanoargento. Le vie di esposizione sono l'inalazione, l'ingestione e la penetrazione attraverso la pelle.
I rischi per la salute dei nanomateriali
Ricordando che i nanomateriali che entrano nell'organismo possono essere assorbiti, distribuiti e metabolizzati (si è rilevata la presenza di nanomateriali, ad esempio, nei polmoni, nel fegato, nei reni, nel cuore, negli organi riproduttivi, nel cervello, nella milza, nello scheletro e nei tessuti molli, nonché nei feti) sono stati individuati alcuni meccanismi alla base dei rischi per la salute:
- alcuni nanomateriali possono provocare vari tipi di lesioni polmonari, quali reazioni infiammatorie acute o croniche, il cui rischio sembra aumentare con la diminuzione delle dimensioni delle particelle, nonché danni ai tessuti, stress ossidativo, tossicità cronica, citotossicità, fibrosi e tumori. Alcuni nanomateriali possono anche colpire il sistema cardiovascolare.
- grazie alle dimensioni ridotte i nanomateriali possono penetrare nell'organismo in un modo che non è possibile per particelle più grosse. Ad esempio, è stato dimostrato che i metalli e gli ossidi di metalli entrano nel bulbo olfattivo tramite il nervo olfattivo e che i nanotubi di carbonio attraversano la placenta e penetrano nel feto.
- le nanofibre, lunghe, sottili e insolubili quali i nanotubi di carbonio possono provocare lesioni polmonari come infiammazione, formazione di granulomi e fibrosi. Questi tipi di effetti non sono stati rilevati nei topi esposti al nerofumo (lo stesso materiale, ma sotto forma di nanoparticelle invece che di nanofibre). Ciò ha portato a concludere che perlomeno alcuni tipi di nanotubi di carbonio possono provocare effetti sulla salute simili a quelli causati dall'amianto.
L'Agenzia Internazionale di Ricerca sul Cancro (IARC) ha classificato un particolare tipo di nanotubi di carbonio individuati dalla sigla MWCNT-7 come possibili cancerogeni per gli esseri umani (gruppo 2B). Tuttavia è stato anche dimostrato che non tutti i nanotubi di carbonio hanno gli stessi effetti sulla salute. Per le loro proprietà superficiali alcuni nanotubi di carbonio non provocano granulomi o fibrosi. Inoltre è stato provato che, in particolari condizioni, i nanotubi di carbonio possono essere metabolizzati ed escreti”.
La valutazione dei rischi.
In linea di principio, si può ritenere che tutte le attività che comportano la movimentazione di nanomateriali allo stato secco al di fuori di impianti chiusi possano essere associate a un rischio di esposizione per i lavoratori. Tuttavia l'esposizione è possibile anche qualora si utilizzino impianti chiusi, ad esempio in caso di perdite o durante le attività di pulizia e manutenzione”. Le difficoltà per la valutazione derivano da informazioni insufficienti sulle proprietà dei nanomateriali e da limiti strumentali. Come per gli altri agenti chimici pericolosi, la valutazione non dovrebbe mancare di: censimento, aggiornamento delle schede dati sicurezza, piano per la riduzione dei rischi, individuazione degli esposti e dei lavoratori vulnerabili, revisione e miglioramento di quanto adottato.
Gli ingegneri scoprono la debolezza del grafene 9 DICEMBRE 2010
due scienziati britannici hanno vinto il premio Nobel per la fisica per le loro ricerche sul materiale. Nel 2008, gli esperimenti presso la Fu Foundation School of Engineering and Applied Science hanno stabilito che il grafene puro è il materiale più forte conosciuto dall'umanità.
James Hone, professore associato di ingegneria meccanica, lo descrisse all'epoca come 200 volte più resistente dell'acciaio strutturale, osservando che ci sarebbe voluto un elefante per sfondare un foglio di grafene dello spessore di un involucro di plastica. Hone, insieme a Jeffrey Kysar, professore associato di ingegneria meccanica, faceva parte del team di quattro persone che ha dimostrato l'impareggiabile forza del grafene.
Basandosi su quella ricerca pionieristica, Marianetti ha iniziato a esplorare come e perché il grafene si rompe. La sua ricerca mostra che quando il grafene è sottoposto a sollecitazioni uguali in tutte le direzioni, si trasforma in una nuova struttura meccanicamente instabile. La disposizione a nido d'ape degli atomi di carbonio è spinta verso anelli esagonali isolati, un nuovo cristallo strutturalmente più debole. Gli scienziati SEAS sperano di costruire sul lavoro degli altri, continuando a far progredire la comprensione di questo super materiale.
La ricerca è stata finanziata dalla National Science Foundation e sarà pubblicata sulla rivista Physical Review Letters .
Grafene: gli scienziati scoprono come frantumare il materiale più forte del mondo 30 NOVEMBRE 2010
Usando la teoria quantistica e i supercomputer, Marianetti ha rivelato i meccanismi di guasto meccanico del grafene puro sotto stress di trazione. In un articolo recentemente accettato per la pubblicazione sulla rivista Physical Review Letters , mostra che, quando il grafene è soggetto a sollecitazioni uguali in tutte le direzioni, si trasforma in una nuova struttura che è meccanicamente instabile.
Marianetti afferma che questo meccanismo di guasto è una nuova instabilità fononica in modalità soft. Un fonone è un modo vibrazionale collettivo di atomi all'interno di un cristallo, simile a un'onda in un liquido. Il fatto che un fonone diventi "morbido" sotto sforzo di trazione significa che il sistema può abbassare la sua energia distorcendo gli atomi lungo la modalità vibrazionale e passando a una nuova disposizione cristallina. Sotto sforzo sufficiente, il grafene sviluppa una particolare modalità morbida che fa sì che la disposizione a nido d'ape degli atomi di carbonio venga spinta verso anelli esagonali isolati. Questo nuovo cristallo è strutturalmente più debole, con conseguente guasto meccanico del foglio di grafene.
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