Luca Bindi, docente di mineralogia dell’Università di Firenze
I quasicristalli si potrebbero formare sulla Terra. Una teoria che, se confermata, aprirebbe la strada alla scoperta di nuovi materiali e conseguenti applicazioni pratiche, dall’arredamento alle celle fotovoltaiche. La ricerca dei quasicristalli naturali è iniziata nel 2007 e vede in prima linea Luca Bindi, docente di mineralogia dell’Università di Firenze. E’ capofila del progetto (unico italiano) da quasi 20 anni ed ha collaborato con Princeton University, Harvard e Caltech oltre a decine di altri centri di ricerca e università. Adesso in un campione di roccia conservato al Museo di Storia Naturale dell’Università di Firenze, proveniente da Kalgoorlie (Australia), è stata individuata una struttura molto simile a quella dei quasicristalli extraterrestri caduti anni fa in Russia e Calabria, tecnicamente un ‘approssimante di un quasicristallo’, e la scoperta è stata pubblicata sulla rivista American Mineralogist.
Professor Bindi, che cosa sono i quasicristalli? "I quasicristalli sono materiali con una struttura molto particolare che, pur sembrando simili ai cristalli, non seguono la stessa regolarità. Mentre i cristalli hanno una disposizione ordinata e ripetitiva dei loro atomi in uno schema regolare e periodico, i quasicristalli mostrano un ordine, ma non si ripetono mai esattamente. Questa proprietà rende i quasicristalli un caso unico di materia".
In cosa consiste la vostra recente scoperta? "Fino ad oggi, gli unici quasicristalli naturali erano di origine extraterrestre (trovati in frammenti di meteorite). La scoperta appena pubblicata riguarda il ritrovamento del primo materiale che tende ad essere quasicristallino formato sulla Terra".
Perché è importante? "Erano più di 40 anni che si cercava questo tipo di conformazione strutturale sulla Terra. Il nuovo materiale, ufficialmente approvato come nuovo minerale dalla International Mineralogical Association con il nome di proxitwelvefodite, presenta una composizione chimica molto particolare: è una lega di palladio, nichel e tellurio. Fino ad oggi non si conoscevano quasicristalli (o approssimanti) in questo sistema chimico. L’uomo produce artificialmente quasicristalli dal 1984. La quasi totalità sono leghe metalliche di alluminio e rame. Trovare qualcosa in natura può significare scoprire nuove composizioni chimiche che l’uomo non ha ancora pensato di esplorare. La natura può suggerisci i materiali del futuro".
E quali caratteristiche potrebbero avere? "Una delle principali proprietà dei quasicristalli è la loro resistenza all’usura. Grazie alla loro struttura atomica, che è molto solida e compatta, sono particolarmente resistenti ai graffi e all’erosione. Questo li rende ideali per essere utilizzati in superfici che devono durare a lungo, come rivestimenti per utensili, componenti meccanici o anche nelle lame da cucina. In pratica, i quasicristalli possono rendere questi oggetti meno soggetti a danni nel tempo. Un’altra caratteristica importante è la loro capacità di non condurre molto bene il calore e l’elettricità. Questa proprietà li rende utili in situazioni in cui è necessario isolare o proteggere da temperature elevate o da flussi di corrente elettrica. Un esempio pratico potrebbe essere l’uso di materiali quasicristallini in dispositivi che devono funzionare senza surriscaldarsi troppo, come alcuni componenti elettronici. Inoltre, i quasicristalli hanno proprietà ottiche interessanti, come la capacità di riflettere la luce in modo particolare. Questo potrebbe portare a nuove applicazioni in ambito estetico o tecnologico. Infine, i quasicristalli potrebbero essere usati in futuro anche nel campo dell’energia, ad esempio per celle solari avanzate o batterie".
Qual è il prossimo passo delle vostre ricerche? "Sembra che lo stato quasicristallino sia molto più comune di quanto ritenuto sinora. Nei prossimi anni dedicheremo attenzione allo studio di vetri di impatto, di polvere raccolta sulla superficie della Luna dalle missioni Apollo, di materiali raccolti dalla coda delle comete".
Leonardo Biagiotti