Cosa significa serendipità? Una parola d’autore che racchiude in sé lo stupore della scoperta improvvisa e la tenacia dei viandanti.

A cura di Tania Pesalovo – Fu lo scrittore Horace Walpole, in una lettera all’amico Horace Mann, a coniare il termine nel 1754 ispirandosi alla fiaba persiana “Tre prìncipi di Serendippo”. Se i tre protagonisti non trovarono mai la principessa tanto cercata, fu la capacità d’osservazione a regalare loro scoperte inattese di pietre preziose, animali e piante. Così il termine serendipità, serendipity in inglese, è diventato sinonimo della fortuita uscita dal terreno tracciato, della capacità di abbracciare nuovi punti di vista.

Proprio al binomio scienza-serendipità si devono molte invenzioni che hanno cambiato la nostra vita quotidiana. La penicillina? Una sorpresa al rientro a casa per il distratto Alexander Fleming. I raggi X? Se Wilhelm Conrad Röntgen non fosse stato daltonico, forse non avrebbe lavorato sempre completamente al buio e notato un’inaspettata fluorescenza nel suo laboratorio. E se la cioccolata nelle tasche di Percy Spencer non si fosse sciolta vicino a un magnetron? Non avremmo il microonde!

Cosa succede quando la serendipità fa visita al mondo dei materiali e, nello specifico, dei polimeri? Nascono, ad esempio, gomma vulcanizzata, teflon e i “gemelli” Titan e Hydron.

 

Sulla scrivania, nelle abitazioni, nelle auto, nei trasporti pubblici… e persino ai nostri piedi: oggi la gomma caratterizza pressoché tutti gli aspetti della nostra vita quotidiana, ma è alla caparbietà dell’americano Charles Goodyear che dobbiamo l’impermeabilità all’acqua, la resistenza al calore e la malleabilità. Allo stato naturale, infatti, la gomma è un materiale instabile, che risente fortemente delle differenze di temperatura. Questo era il problema che affliggeva l’industria statunitense nella prima metà dell’Ottocento e a cui Goodyear aveva provato a trovare una soluzione conducendo instancabilmente esperimenti, traslocando varie volte alla ricerca di investimenti e indebitandosi a tal punto da venire imprigionato. La moglie Clarissa aveva provato a convincerlo ad abbandonare quelle ricerche che non facevano altro che causare alla loro famiglia una crescente miseria, eppure Charles non demordeva; era riuscito a rendere la gomma più resistente agli sbalzi di temperatura e meno appiccicosa aggiungendovi dello zolfo, ma mancava ancora qualcosa.

Charles Goodyear - inventore vulcanizzazione serendipità

Charles Goodyear (1800-1860): alla sua tenacia – e al tocco della serendipità – dobbiamo la gomma vulcanizzata

Nel 1839, il tocco della serendipità. Come riporta nel libro autobiografico Gum-Elastica, un giorno il composto lattice-zolfo entrò casualmente in contatto con una stufa bollente: fu così che Goodyear si accorse che il calore fungeva da catalizzatore, rendendo la gomma impermeabile e aumentandone resistenza e proprietà elastiche. Un processo che William Brockendon ribattezzerà vulcanizzazione, in nome del dio romano del fuoco Vulcano; una scoperta che non pose fine alle disavventure di Charles Goodyear ma che, più di un secolo e mezzo dopo, ci ricorda giornalmente l’importanza della tenacia con un pizzico di serendipità.

Anche l’invenzione del Teflon è legata a un sorprendente inconveniente.

Roy Plunkett, chimico americano cha lavorava nei laboratori DuPont, negli anni Trenta stava sperimentando la realizzazione di un fluido refrigerante che potesse affiancare il Freon. Un giorno accadde l’imprevisto: aprendo una bombola di tetrafluoroetilene, non uscì alcun gas.

Roy Plunkett - scoperta teflon e serendipità

1938: Jack Rebok, Robert McHarness e Roy Plunkett alle prese con la serendipità: la scoperta del teflon. –
Chemical Heritage Foundation

Solo segandola Plunkett poté verificarne il contenuto. Si trattava di una polvere bianca e vischiosa, la cui scoperta, riportata sul diario dello stesso chimico, è datata 6 aprile 1938: grazie alla polimerizzazione del tetrafluoroetilene, era nato il polimero particolarmente resistente agli agenti chimici e al calore che Plunkett ribattezzò politetrafluoroetilene, brevettato sette anni dopo col nome Teflon, unione dell’abbreviazione “Tef” e del suffisso “lon” che caratterizzava i nomi di tutti gli altri prodotti Dupont. Dal (triste) uso in ambito militare nel Progetto Manhattan durante la Seconda Guerra Mondiale, soprattutto per rivestimenti e guarnizioni che resistessero a contatto con l’uranio arricchito, passando per rotte spaziali coi Programmi Mercury, Apollo e Space Shuttle nei serbatoi per ossigeno liquido, nei sistemi di protezione termica e persino nelle tute degli astronauti, sino ad arrivare nelle nostre cucine, l’alta resistenza agli agenti chimici, l’insolubilità in acqua e nei solventi organici, il bassissimo coefficiente d’attrito e l’antiaderenza hanno fatto del Teflon un polimero chiave nell’industria chimica, elettrica, automobilistica ed aerospaziale.

IBM e serendipità- scoperta polimeri Titan e Hydro infografica

Serendipità nel Laboratorio IBM.
I due nuovi polimeri Titan e Hydro e le loro caratteristiche

Meno di un mese fa, la serendipità è entrata senza bussare nell’Almaden Research Center IBM di San Jose, California, portando con sé Titan e Hydron, due nuovi polimeri resistenti ai solventi, ultraleggeri e interamente riciclabili. L’elemento determinante? Una piccola svista. La ricercatrice Jeannette Garcia, infatti, durante la preparazione di un composto, ha dimenticato di aggiungere un reagente; ha così provato a rimediare invano: impossibile aprire il becher persino con colpi di martello. Attraverso l’analisi computerizzata e ulteriori esperimenti, il gruppo di ricerca ha intrapreso un percorso a ritroso sino allidentificazione della nuova classe di polimeri.

Il primo, Titan, è un termoindurente più resistente dei materiali attualmente utilizzati nelle ali degli aerei, la cui forza può aumentare con l’aggiunta di nanotubi, mantenendo l’ultraleggerezza, e che rimane intatto in presenza di sostanze basiche.

Il secondo, Hydro, è una sorta di gel elastico con proprietà autoriparanti: una volta intaccato, può riformarsi senza bisogno di interventi esterni, basta che le parti siano tra loro vicine.

Entrambi, inoltre, sono riciclabili: Titan può tornare nella sua forma originaria a contatto con sostanze acide; Hydro invece è solubile con l’acqua. Come messo in evidenza da James Hedrick, uno dei ricercatori IBM, la durezza unita alla leggerezza potrebbe essere cruciale per l’impiego nel settore automobilistico, magari in sostituzione dell’alluminio, mentre la riciclabilità inciderebbe sulla riduzione dei costi e, senza dubbio, sull’ambiente.

Quando vedremo in azione Titan e Hydro?

I ricercatori sono ancora all’opera; noi, nel frattempo, restiamo in attesa che la serendipità faccia altre incursioni nel mondo dei materiali, regalandoci nuove scoperte.