Edison aveva creato il grafene senza saperlo? Un esperimento del 1879 torna sotto i riflettori

Un esperimento condotto oltre 140 anni fa potrebbe aver prodotto, senza che nessuno se ne rendesse conto, uno dei materiali più studiati della fisica moderna. Secondo un nuovo studio pubblicato su ACS Nano, alcune versioni delle lampadine a filamento di carbonio di Thomas Edison avrebbero potuto generare grafene come sottoprodotto delle alte temperature raggiunte durante il funzionamento.

Il lavoro nasce nei laboratori della Rice University, dove un gruppo di chimici ha deciso di riprodurre fedelmente uno degli esperimenti descritti nel brevetto del 1879 legato alle prime lampade a incandescenza. L'obiettivo era verificare se le condizioni operative fossero compatibili con la produzione di grafene turbostratico, una forma di grafene ottenuta tramite riscaldamento rapido di materiali carboniosi.

Il punto chiave risiede nelle temperature operative. Le lampadine progettate da Edison erano in grado di raggiungere valori compresi tra 2.000 e 3.000 gradi Celsius, un intervallo compatibile con il cosiddetto flash Joule heating, tecnica oggi utilizzata per trasformare il carbonio amorfo in grafene. Accensioni brevi, nell'ordine di circa 20 secondi, permettono di ottenere strati di grafene; tempi più lunghi portano invece alla formazione di grafite.

Grafene e grafite sono entrambi fatti di carbonio, ma non sono la stessa cosa. Il grafene è composto da un solo strato di atomi, mentre la grafite è formata da molti strati sovrapposti. Il primo è estremamente sottile, resistente e conduttivo, la seconda è stabile ma con proprietà molto più comuni. Alle temperature altissime delle prime lampadine di Edison potevano formarsi strati temporanei di grafene. Con il tempo, però, quel materiale tendeva a trasformarsi naturalmente in grafite.

Per replicare l'esperimento, i ricercatori hanno utilizzato lampadine Edison-style con filamenti in bambù, simili per composizione e dimensioni a quelle originali. I filamenti, collegati a un'alimentazione da 110 volt, sono stati sottoposti a cicli di riscaldamento rapido e poi analizzati con microscopia elettronica a trasmissione e spettroscopia Raman.

Le analisi visive hanno mostrato che alcune porzioni del filamento avevano assunto un aspetto argenteo e lucente, un cambiamento tipico del carbonio quando passa a strutture più ordinate. Le successive analisi strutturali hanno confermato che quelle aree contenevano strati di grafene, immersi in regioni di carbonio non completamente convertito. Un risultato coerente con la produzione accidentale di grafene, anche se non sufficiente a dimostrare che Edison fosse consapevole del fenomeno.

Gli autori dello studio sottolineano che Edison non disponeva degli strumenti necessari per identificare un materiale simile, e che eventuali tracce presenti nelle lampadine originali si sarebbero trasformate in grafite nel corso dei decenni. Il valore della ricerca sta quindi nel metodo, più che nella prova storica.

Il lavoro apre alla possibilità di rileggere tecnologie storiche con l'ausilio delle moderne tecniche di scienza dei materiali. Dispositivi come valvole termoioniche, lampade ad arco o primi tubi a raggi X potrebbero aver dato origine, in modo non intenzionale, a strutture o reazioni mai analizzate all'epoca.

La ricerca dimostra come il dialogo tra passato e presente possa ancora offrire nuove chiavi di lettura scientifiche. Esperimenti ottocenteschi si trasformano così in fonti di dati utili per comprendere materiali che oggi trovano applicazione in batterie, elettronica, filtri e dispositivi energetici.