a cura di Mario Bruschi, Dipartimento di Fisica Università “La Sapienza”
Da vecchio lettore di romanzi di fantascienza so che molti autori di tale genere hanno spesso ipotizzato forme di vita basate sul Silicio (anzichè sul Carbonio, come avviene sulla Terra).
Ricordo che nella vera Fantascienza è obbligatorio che le “invenzioni” della fantasia siano perlomeno scientificamente verosimili (in effetti la Fantascienza è scritta spesso da scienziati che così possono esprimere idee e convinzioni personali non pubblicabili, non ancora!, su riviste scientifiche). Invero l’ipotesi di possibili forme di vita basate sul Silicio anzichè sul Carbonio è suggerita dalla forte affinità chimica tra questi due elementi.
Ci sono ovviamente anche forti differenze e in qualche modo il Carbonio ha una “attività chimica” molto più ricca del suo “parente povero”, il Silicio, tantochè esistono una infinità di composti chimici organici ed inorganici basati sul Carbonio che non hanno un corrispettivo siliceo. Ma recentemente il Silicio si sta prendendo delle belle rivincite… una di queste è a tutti nota: i “chips” che sono alla base dei computers sono fatti essenzialmente di Silicio.
Una seconda è invece recentissima. Nel 1990 furono scoperti (accidentalmente, come spesso avviene) i Fullereni che sono degli aggregati stabili di atomi di Carbonio dalla caratteristica struttura a “gabbia”. Il primo Fullerene sintetizzato era formato da 60 atomi di carbonio disposti in pentagoni su una superficie quasi sferica e cava (molto simile a un pallone di calcio! in effeti il nome Fullerene fu dato a questi composti in onore di R.B. Fuller, architetto americano progettista di cupole geodetiche). Son stati in seguito sintetizzati molti tipi di Fullereni (fino ad un ‘gigante’ di 960 atomi).
Queste strutture sono tecnologicamente molto importanti per le loro eccezionali e peculiari caratteristiche di conducibilità elettrica e termica e di durezza (più duri del diamante, che pure è fatto di Carbonio).
Ancora una volta il Silicio sembrava più povero, infatti era stato mostrato che esso non poteva formare strutture simili ai Fullereni. Ma un gruppo di ricercatori giapponesi al Joint Research Center for Atom Technology non si è dato per vinto ed alla fine ha ottenuto col Silicio delle strutture molto simili: la principale differenza è che queste “gabbie” di atomi di silicio non possono essere vuote (come nei Fullereni) ma devono “ingabbiare” almeno un atomo di metallo per essere stabili (vedi Figura). Ma questo anzichè essere un difetto potrebbe essere un vantaggio. Infatti, cambiando il metallo, cambiano anche le caratteristiche chimiche di tali composti: si potranno quindi progettare ed assemblare clusters diversi per diverse applicazioni (nanomeccanismi, catalizzatori….).
In particolare, dato che la “gabbia” di atomi di Silicio isola efficacemente l’atomo di metallo all’interno, si può ipotizzare l’utilizzo di questi clusters come memorie per i futuri computers quantistici (un bit di informazione può essere immagazzinato nello stato di spin dell’atomo di metallo).
