Yuri Gogotsi

Charles T. e Ruth M. Bach Professore universitario illustre di scienza e ingegneria dei materiali, Drexel University
Philadelphia, Pennsylvania,
stati Uniti

Direttore dell'AJ Drexel Nanomaterials Institute

Formazione scolastica:

• D.Sc., Ingegneria dei materiali, Accademia nazionale delle scienze, Ucraina, 1995
• Ph.D., Chimica Fisica, Politecnico di Kiev, Ucraina, 1986
• MS, Metallurgia, Politecnico di Kiev, Ucraina, 1984

Focus del lavoro:

"Insegno scienza dei materiali, svolgo ricerche su nanomateriali e nanostrutture e coordino attività di ricerca e formazione nell'ampio campo dei nanomateriali presso la Drexel University." 

Consigli agli studenti: 

“Studia matematica, chimica e fisica. Leggi la fantascienza e pensa a come renderla reale. 

Collegamenti:

  – Istituto per i nanomateriali AJ Drexel

Colloquio:  

D: In quali campi tecnici delle nanotecnologie si applica meglio il tuo lavoro?
Gogotsi:

• Nanoelettronica
• Nanosensori e nanoattuatori
• Nanomateriali
• Nanometrologia e caratterizzazione
• Nanoottica, nanofotonica e nanooptoelettronica
• Nanoenergia, ambiente e sicurezza
• Nano-biomedicina

D: Quando hai scoperto per la prima volta che il tuo percorso professionale si concentrava sulle nanotecnologie?  
Gogotsi: Circa 20 anni fa. Quando lavoravo in Giappone più di 25 anni fa, la mia ricerca si è spostata verso i materiali di carbonio, che sono estremamente importanti nel campo dei nanometri, perché una grande varietà di strutture con proprietà molto insolite può essere costruita da atomi di carbonio (nanotubi, molecole di fullerene, minuscoli diamanti, grafene, ecc.). Dopo che i miei studenti trovarono i nanotubi nei nostri campioni di carbonio, ero molto emozionato e tentai la sintesi controllata e lo studio dei nanotubi e di altri nanomateriali di carbonio. La zona sembrava così affascinante che non potevo fermarmi e continuavo a muovermi in questa direzione.     

D: A quali attuali applicazioni della nanotecnologia stai lavorando?    
Gogotsi: Sono molte le applicazioni che il mio gruppo di ricerca sta esplorando. Dopo la scoperta degli MXeni, il nostro obiettivo principale è diventato l’espansione di questa famiglia di carburi e nitruri 2D, la comprensione delle loro proprietà e l’esplorazione delle applicazioni. Un argomento importante è legato allo sviluppo di materiali nanostrutturati per i supercondensatori, che sono dispositivi di accumulo dell’energia elettrica, proprio come le batterie. Tuttavia, possono immagazzinare e rilasciare energia molto più velocemente, perché la immagazzinano elettrostaticamente, non attraverso reazioni chimiche. Di conseguenza, presentano numerosi vantaggi e possono sostituire e integrare le batterie in applicazioni che vanno dai veicoli elettrici ibridi all’elettronica domestica. Hanno una durata molto più lunga delle batterie e possono sopravvivere a 100.000 o addirittura a un milione di cicli di carica-scarica. Le batterie agli ioni di litio più avanzate non si avvicinano nemmeno a questo. Poiché i supercondensatori possono essere caricati molto rapidamente, possono raccogliere energia dai processi in cui attualmente viene sprecata, ad esempio nelle auto che frenano al semaforo, negli ascensori che scendono o nelle gru portuali che lasciano cadere container pesanti. L’ampio utilizzo dei supercondensatori può ridurre il consumo di energia e contribuire a convertire rapidamente i trasporti pubblici ai motori elettrici.     

D: Qual è la cosa più gratificante nel lavorare con la nanotecnologia?  
Gogotsi: Scopriamo nuovi materiali e nuovi effetti. Possiamo vedere come i singoli atomi e le molecole si muovono e li organizzano in strutture nuove e utili. Possiamo realizzare materiali con proprietà che nessun materiale naturale possiede. Vediamo oggetti che nessun altro uomo ha mai visto, perché sono così piccoli che un occhio umano, anche assistito dal miglior microscopio ottico, non è in grado di distinguerli. Questo è davvero emozionante. Riteniamo inoltre che la nanotecnologia possa essere in grado di fornire soluzioni ai problemi più importanti che l’umanità si trova ad affrontare, come l’energia, l’acqua potabile e la cura di malattie attualmente incurabili. Ciò fornisce una grande motivazione.      

D: C'è un esempio che puoi fornire che mostra come qualcosa su cui hai lavorato ha avuto un impatto positivo sul mondo?  
Gogotsi: I nostri brevetti sono stati concessi in licenza ad aziende che producono rivestimenti in carbonio, MXene e materiali ceramici. È troppo presto per parlare del loro maggiore impatto sul mondo, tuttavia, molte applicazioni che stiamo esplorando, dai supercondensatori alla schermatura delle interferenze elettromagnetiche, alle pellicole conduttrici trasparenti e ai sistemi di dialisi indossabili, potrebbero avere un impatto notevole sulla vita delle persone in il mondo intero.      

D: In quali aree prevede che la futura commercializzazione delle nanotecnologie avrà il maggiore impatto positivo sul mondo?
Gogotsi: La nanotecnologia è penetrata in tutti i settori dell’ingegneria. I nanomateriali vengono utilizzati nelle batterie, il rivestimento su scala nanometrica rende le finestre più efficienti, respingendo il calore (radiazione infrarossa) e risparmiando energia, dispositivi elettronici, medicine, acqua e ambiente. Quindi fa già parte della nostra vita. Semplicemente non lo vediamo, perché si tratta di caratteristiche su scala nanometrica che rendono le attrezzature sportive più forti, le batterie che durano più a lungo o gli smartphone che hanno più funzioni senza che le loro dimensioni aumentino. Tuttavia, consentiranno davvero l’Internet delle cose e la futura diagnostica medica.

D: Qual è secondo te l'impatto più grande che la nanotecnologia ha avuto finora sul mondo?    
Gogotsi: L'intera industria elettronica è stata fortemente influenzata dalla nanotecnologia, ma l'archiviazione magnetica dei dati è probabilmente il successo più evidente della nanotecnologia che tutti noi abbiamo sperimentato. I cristalli magnetici nella gamma dei nanometri consentono un imballaggio molto più denso di informazioni sui dischi rigidi dei nostri computer. Di conseguenza, computer, iPod e altri dispositivi elettronici potrebbero archiviare film, musica ed enormi quantità di dati. Ma ora ci stiamo spostando verso diverse soluzioni di archiviazione dei dati. È difficile sopravvalutare l’effetto dei moderni dispositivi elettronici sulle nostre vite e esso non potrà che aumentare con lo sviluppo di Internet indossabile e dell’Internet delle cose.     

D: Negli ultimi dieci anni, la nanotecnologia è uscita dai laboratori e sta avendo un impatto reale nella società. Hai lavorato a iniziative che hanno contribuito a commercializzare la nanotecnologia e hanno portato a nuovi prodotti o processi? 
Gogotsi: Sì, abbiamo concesso in licenza la tecnologia del rivestimento in carbonio nanostrutturato a un'azienda che produce guarnizioni dinamiche per prevenirne il guasto. Un gran numero di brevetti MXene di Drexel sono stati acquisiti da un importante produttore giapponese di elettronica. L'azienda ha ampliato la produzione e sta sviluppando una linea di prodotti con MXenes. In alcuni casi, come nel caso dei carboni derivati dal carburo e degli elettrodi dei supercondensatori, i nostri brevetti non sono stati utilizzati direttamente, ma la scienza di base che abbiamo sviluppato ha consentito alle aziende di migliorare notevolmente i loro prodotti.

D: La tua formazione universitaria ti ha aiutato nel tuo lavoro sulle nanotecnologie?  
Gogotsi: In una certa misura. Mi ha fornito le conoscenze di base della scienza dei materiali, della chimica e della fisica. Ho imparato alcune abilità sperimentali, che sono ancora utili. Tuttavia, viviamo in un mondo in rapida evoluzione. Oggi utilizziamo strumenti che non erano disponibili quando ero studente più di 30 anni fa. La nanotecnologia è emersa dopo che mi sono laureato e ho ottenuto tutti i miei diplomi. La cosa più importante è apprendere i fondamenti e sviluppare l'abitudine a studiare in modo indipendente. Un vero scienziato continua sempre a imparare cose nuove.     

D: Hai un mentore? Lo hai fatto durante gli anni del college?  
Gogotsi: Immagino di essere troppo vecchio per avere un mentore adesso 🙂 Tuttavia, ho imparato molto dal mio ex capo dipartimento e preside, il professor Selcuk Guceri, quando ero una facoltà junior e stavo iniziando la mia carriera accademica. Avevo un collega anziano, il professor Jack Fischer, che lavorava dall'altra parte della strada all'Università della Pennsylvania, di cui rispettavo moltissimo l'opinione e al quale chiedevo consiglio ogni volta che dovevo prendere una decisione importante. Il professor Victor Morozov mi ha fatto da mentore durante gli anni del college. Durante i miei anni pre-universitari, il mio istruttore del Club di Chimica, Sergey Mikhalovsky, è stato il mio mentore e siamo ancora in frequente contatto e abbiamo persino collaborato a un progetto di ricerca. In generale siamo sempre circondati da persone sagge ed esperte e non dobbiamo aver paura di chiedere consigli. Avere un buon mentore all'inizio della carriera di qualcuno è molto importante. Sto cercando di essere un buon mentore per i miei studenti e dottorandi.   

D: Se dovessi rifare tutto da capo, ti concentreresti ancora sulle applicazioni delle nanotecnologie?  
Gogotsi: Sì, lo farei. Sono ancora affascinato dalle opportunità che la nanotecnologia ci offre. Quando ho iniziato a lavorare sulla nanotecnologia, quello era l’inizio dell’era. La nanotecnologia è ormai penetrata in molti campi, ma l’impatto maggiore si avrà nel futuro, quando impareremo a costruire una varietà molto più ampia di materiali e dispositivi con le proprietà uniche desiderate utilizzando elementi costitutivi su scala nanometrica.   

D: Se uno studente delle scuole superiori o universitari fosse interessato alle nanotecnologie, che consiglio gli daresti per prepararsi ad assumere quei ruoli?    
Gogotsi: Studia matematica, chimica e fisica. Leggi la fantascienza e pensa a come renderla reale.  

D: Che altri consigli hai per gli studenti pre-universitari?  
Gogotsi: Pensa al tuo potenziale e determina che tipo di materia ti piace e che tipo di lavoro ti piacerebbe fare. Se fai qualcosa che ti piace, avrai successo e ti godrai la vita. Studia le lingue straniere e cerca di capire le altre culture: vivi in un mondo grande e devi integrarti nella cultura mondiale. Sia la scienza che l’economia non conoscono confini.