Etichette intelligenti al grafene

Etichette intelligenti al grafene

Vengono incise direttamente sul cibo, contengono informazioni su provenienza e conservazione e possono addirittura rilevare la presenza di batteri. Sono etichette al grafene, messe a punto da un’équipe di ricercatori della Rice University

La scoperta è degna della sceneggiatura di Ritorno al futuro: una targhetta incisa sulla crosta del pane che si illumina quando mancano pochi giorni alla scadenza o per avvisarvi che l’alimento è andato a male. Niente di impossibile ormai grazie al grafene, il “materiale delle meraviglie” che negli ultimi anni si è dimostrato ricco di potenzialità. La sua struttura è molto semplice, composta da un singolo strato regolare e stabile di atomi di carbonio con capacità di conduzione elettrica migliore del rame e resistenza meccanica duecento volte superiore all’acciaio. Prodotto per la prima volta all’Università di Manchester nel 2004, dopo soli sei anni è valso il premio Nobel per la fisica 2010 ai suoi scopritori, Andre Geim e Konstantin Novoselov.

A inventare le etichette è stato il gruppo di ricercatori della Rice University di Houston già autore della tecnologia che permette di creare grafene tramite laser (Laser-induced graphene – Lig). I nuovi risultati, pubblicati sulla rivista Acs Nano Science Dayly, partono proprio dallo sviluppo della tecnologia Lig. La teoria alla base dell’invenzione è che qualsiasi materiale che possiede la giusta quantità di carbonio può essere trasformato in grafene. I ricercatori, coordinati dal chimico James Tour, hanno individuato in pane (abbrustolito) e carta la presenza di lignina, un precursore del carbonio, presente anche in materiali come sughero, gusci di cocco e bucce di patate. Attraverso passaggi multipli del laser su materiali di questo tipo si trasforma la lignina prima in spuma e poi in grafene. Il laser è quindi in grado di modellare il materiale e di stampare circuiti elettrici che utilizzano il grafene come materiale conduttore. Integrati con altri componenti che possono contenere una piccola quantità di informazioni, queste etichette potrebbero indicare dettagli sulla provenienza e la conservazione dell’alimento.

Per Gianluca Longoni, ricercatore del Graphene Labs dell’Istituto italiano di tecnologia di Genova, la novità introdotta dalla ricerca è legata alla maggiore facilità di applicazione di Lig: “Abbiamo ora la possibilità di stampare circuiti a base grafene su qualsiasi tipo di materiale, senza dover obbedire a stringenti requisiti di composizione chimica e di pretrattamento della superficie”. Si potrebbe arrivare così ad avere in futuro un codice a barre al grafene su tutti i cibi, che utilizza lo stesso sistema di identificazione a radiofrequenza (Rfid) delle etichette adesive antitaccheggio.

Il grafene è poi anche un buon sensore biologico. “Questa peculiarità”, continua Longoni, “potrebbe essere sfruttata per creare etichette intelligenti, in grado di percepire se il prodotto sta sviluppando processi biologici ‘indesiderati’, o banalmente sta per scadere”. Nel caso degli alimenti, la stampa di circuiti basati su grafene si limita a sistemi molto semplici, e soprattutto passivi, cioè non alimentati da una fonte energetica, come la batteria. Ma ci vuole ancora cautela: “La stampa di grafene su materiale edibile”, conclude Longoni, “apre tuttavia una questione fondamentale: la sua potenziale tossicità. Gli autori hanno chiarito che altri studi sono necessari prima di poter considerare questa tecnologia totalmente sicura”.