Bir malzeme tek bir atom kadar kalınÜç boyutlu bir yapıdan sonsuz küçük katmanların ayrılmasıyla elde edilen madde, birkaç yıl içinde bilim camiasının maddeye bakış açısını ve onun potansiyel kullanımlarını değiştirdi. Aslında, bir katı tek bir atomik katmana indirgendiğinde, fiziksel özellikler zayıflamakla kalmaz, aynı zamanda tasarımlarla hedefli bir şekilde kullanılabilecek yeni davranışlar (çoğunlukla mantık dışı) ortaya çıkar. geçici. Görünüşte basit olan ama maddenin davranışını kökten değiştirmeye muktedir olan bu pasajda, Valeria NicolosiBugün Trinity College Dublin'de Nanomalzemeler ve İleri Mikroskopi ProfesörüMalzemelerin en önemli birimlerine nasıl eksfoliye edileceğini ve daha sonra bunları belirli uygulamalara göre seçilmiş ve birleştirilmiş yeni özelliklerle yeniden yapılandırmayı araştırmaya kararlıdır.
Ancak onun bilimsel yolu aynı zamanda büyük sembolik değere sahip bir kayıtla da iç içe geçmiş durumda: Trinity College Kimya Okulu'nda Profesör (Başkan) pozisyonuna sahip olan ilk kadındır. Kuruluşundan bu yana 1592'de. Bu sadece standart dışı bir kariyeri değil, aynı zamanda farklı şekillerde varlığını sürdüren cinsiyet farkı açısından yapısal bir gecikmeyi de anlatıyor. İrlanda'da, “akademik pozisyonlar resmi yarışmalardan geçmez, ancak liyakatin zaman içinde inşa edildiği ve giderek daha büyük sorumluluklara dönüştürüldüğü” ve bilimsel liderlik rollerine kadar sürekli seçme ve değerlendirme süreçleri vardır, diye açıklıyor.
Nicolosi'yi bu noktaya getiren gidişat şu şekilde başladı: En iyi bilinen iki boyutlu malzeme olan grafenKurşun kalemin ucunu oluşturan malzemenin aynısı olan grafitten tek bir karbon atomu tabakasının izole edilmesiyle elde edilir. İlk olarak 2000'li yılların başında fizikçiler Andre Geim ve Konstantin Novoselov tarafından ortaya konan grafeni izole etme olasılığı çok büyük bir etki yarattı. Aslında, başlangıçta bu olasılık büyük ölçekte tekrarlanması zor olan ve dolayısıyla laboratuvar dışında pek kullanışlı olmayan deneylerle sınırlı kalsa bile, atomik bir kalınlığa indirgendiğinde bile kararlı malzemeler elde etmenin mümkün olduğu doğrulandı.
“Önemli olan, laboratuvarda grafen elde etmenin mümkün olduğunu göstermek değil, miktarda üretebilmek», diyor Nicolosi. “Böylece karbon nanotüpler üzerinde çalışırken öğrendiklerimi ölçeklenebilir bir yöntem geliştirmek için uyguladım ve buradan yalnızca grafen üzerinde değil aynı zamanda nanotüpler üzerinde de çalışma olanağı elde ettim. diğer birçok iki boyutlu malzeme, her biri farklı özelliklere sahip.”
En önemli adım, geliştirilmesiydi. sıvı peeling tekniğiMalzemenin özelliklerini kaybetmeden, grafenin daha bol miktarda elde edilmesini sağlayan bir yaklaşımla seçilen ortak çözücülerin kullanımına dayanmaktadır. “Doğru solventleri seçmek için de bir teori geliştirdik” diye devam ediyor. “Bugün, yirmi yıl sonra, Bu yöntem, grafen üretimi için dünyada en çok kullanılan yöntemlerden biridir.».
Ancak bu noktadan sonra grafen, Nicolosi'nin araştırmasının merkezi olmaktan çıkıyor ve çok daha geniş bir ailenin ilk örneği haline geliyor. Doğada varlar iki boyutlu tabakalara ayrılabilen yüzlerce katmanlı malzemeher biri farklı ve potansiyel olarak faydalı özelliklere sahiptir. Profesör, “Bu malzemelerin kimyasını değiştirdiğinizde özellikleri tamamen değişir” diye ekliyor. «Bazıları iletkendir, diğerleri yalıtkandır, bazıları ise çok özel optik veya mekanik özelliklere sahiptir. Bu malzemelerle çalışmak tuğlalarla çalışmak gibidir: ihtiyacınız olanları seçer ve daha büyük bir şey inşa etmek için bunları birleştirirsiniz.”
Grubunun endişelere odaklandığı en alakalı uygulamalardan biri yeni nesil pillermevcut teknolojilerin sınırlamalarının giderek daha belirgin hale geldiği bir alan.
«Lityum piller uzun vadede sürdürülebilir değil» Nicolosi'yi belirtir. “Güvenlik sorunları var, yanıcı ve dünyanın çok az bölgesinde bulunan malzemelerden oluşuyorlar. Kısa vadede bir sorunu çözüyoruz, ancak yaklaşımımızı değiştirmezsek daha büyük bir sorun yaratma riskiyle karşı karşıyayız.” Sorun yalnızca teknolojik değil, aynı zamanda ekonomik ve jeopolitiktir, çünkü lityum ve kobalt gibi kaynakların gezegenin belirli alanlarında yoğunlaşması, Tedarik zincirindeki kırılganlık unsurları ve enerji geçişinin kendisinde. Böylece iki boyutlu malzemeler üzerinde yapılan araştırmalar, kritik kaynaklara bağımlılığı azaltan ve aynı zamanda cihazların performansını artıran alternatif çözümler geliştirmenin bir yolu haline geliyor.
Nicolosi'nin çalışmasının en alakalı yönlerinden biri, iki boyutun ayrı kalmasını önleyerek temel araştırmaları endüstriyel uygulamalarla somut bir şekilde ilişkilendirme yeteneğidir. Faaliyetlerinin büyük bir kısmı finanse edildi Avrupa Araştırma Konseyi (ERC), araştırmacılara nadir keşif özgürlüğü verirken sınır projelerini de destekliyor. “Bu fon çok önemli çünkü hemen uygulanamayacak fikirler üzerinde çalışmamıza olanak sağlıyor” diye ekliyor. «Gelecekteki uygulamaların tohumu tam olarak orada doğdu ve bu da benim durumumda patentler, endüstriyel işbirlikleri Ve bugün piyasada olan ürünler». Bazen elektriği ileten Lego parçaları gibi ilginç sonuçlar bile olabiliyor.
Bu durumda araştırmadan pazara giden yol doğrusal değildi; zaman içinde biriken bilginin somut uygulamalara dönüştürüldüğü tutarlı bir yörünge izliyordu. Rakamlar bu gidişatı vurgulamaya gerek kalmadan anlatıyor: ötesinde gibi dergilerde 260 yayın Bilim Ve DoğaOnu dünyanın en çok alıntı yapılan araştırmacıları arasında “ilk %1” arasına yerleştiren bilimsel bir etki ve Son yıllarda finansmandan 40 milyon Euro'dan fazla para toplandı. Buna Avrupa panoramasında başka bir kayıt daha eklendi: Nicolosi bu verileri elde eden tek araştırmacıdır. sekiz ERC hibesiTekrarlanması zor olan sonuçların sürekliliğini gösteriyor.
Bilimsel boyutun yanı sıra kurumsal boyutu da var: Yıllarca İrlanda'da çalıştı ve bugün aynı zamanda araştırma politikalarının tanımıUlusal stratejilere rehberlik etmeye yardımcı olmak. Tanımladığı sistem, mükemmelliği desteklemek ve araştırmanın yalnızca bilimsel değil aynı zamanda ekonomik ve endüstriyel açıdan da etki yaratması için gerekli koşulları yaratmak üzere inşa edilmiştir. İtalya da bu liyakati resmen tanıdı: 2021'de Nicolosi, Cumhurbaşkanı tarafından İtalya Yıldızı Nişanı Şövalyesi olarak atandı.
Ancak yolculuğunun önemli bir anı, genç bir araştırmacı olarak katıldığı çok daha eskilere dayanıyor. Lindau'da Nobel Ödülü Sahipleri ToplantısıAlmanya'daki Konstanz Gölü'nde. Bu sadece bir haftalık bir deneyimdi ama kendisi bunun bilime bakışını ve bilim topluluğu içindeki rolünü derinden etkilediğini söylüyor. “Beni etkileyen şey bunu fark etmekti dinleme ve yüz yüze tanışma fırsatı bulduğum birçok Nobel Ödülü sahibi onlar çok normal insanlar: olağanüstü ama ulaşılmaz değiller ve her birinin kendine özgü insani özellikleri var” diye anımsıyor. “Bu deneyim bana büyük bir motivasyon verdi: özveriyle işime konsantre olhırsla ve yalnızca acil hedeflere değil, genel vizyona bakarak.” Yıllar sonra Nicolosi, Lindau'ya tamamen farklı bir görevle geri döndü: önce Konsey üyesi olarak, sonra da Lindau'ya. tüm toplantının bilimsel küratörü olarakyeni nesil araştırmacılar için aynı deneyimi oluşturmaya yardımcı olmak.
Bir yanıt yazın