L'idrogeno e il metallo: microstrutture "in guerra"

di Stefano Lamorgese 09 febbraio 2015

Dopo la pubblicazione di "The dual role of coherent twin boundaries in hydrogen embrittlement" su Nature Communications - una ricerca che mostra i progressi compiuti nello studio delle microstrutture dei metalli sottoposti a stress da idrogeno (come quelli utilizzati nelle perforazioni petrolifere oceaniche), abbiamo posto qualche domanda all'ingegner Matteo Seita, uno degli autori della ricerca del MIT.


Dottor Seita, lei ha partecipato a un'interessante ricerca dedicata allo studio delle cause della fragilità delle strutture metalliche utilizzate a grandi profondità, come quelle dei pozzi petroliferi off-shore. Può spiegarci di che cosa si tratta?
Il concetto è molto semplice: quando i metalli assorbono alte concentrazioni di idrogeno, per esempio in ambienti molto acidi come appunto quelli descritti da lei, perdono la loro duttilità e diventano fragili come vetro. Questo problema, conosciuto come "infragilimento da idrogeno", ha delle implicazioni piuttosto serie sia dal punto di vista economico che ambientale. Pur essendo, questo, un fenomeno studiato da quasi 50 anni, ancora non se ne conoscono le cause né si ha modo di prevedere quando e come i materiali soggetti a infragilimento si crepino.
Noi del dipartimento di Scienze e Ingegneria dei Materiali del MIT ci siamo focalizzati su come la microstruttura dei metalli soggetti a infragilimento da idrogeno influenzi la formazione e la propagazione di crepe. Il successo del nostro lavoro deriva dall'essere stati i primi ad identificare gli elementi microstrutturali responsabili delle fratture da idrogeno dei metalli. Alla scoperta che abbiamo fatto però si è aggiunta anche la sorpresa nel notare come quegli stessi elementi ricoprano un duplice ruolo: quello di favorire la formazione di crepe, ma nel contempo inibirne la propagazione. Pensiamo che questi risultati implichino potenzialmente una revisione delle strategie di design della microstruttura dei metalli, e un miglioramento dei modelli che vengono utilizzati per stimare la vita media dei componenti.

Il fatto che la ricerca sia stata co-finanziata dalla società petrolifera BP (presso il centro di ricerca del MIT) ha un legame con gli eventi tragici della Deepwater Horizon? Intendo: avete avvertito un'urgenza industriale rispetto all'obbiettivo di un'evoluzione della tecnologia e dei materiali impiegati?
Posso dire di non aver mai fatto ricerca più "applicata" di questa: l’industria ha identificato un problema reale e urgente e ha stanziato dei fondi per trovare una soluzione. Ci aspettiamo che i nostri risultati abbiano una risonanza a largo spettro e stimolino anche un tipo di ricerca più "fondamentale": mirata cioè a un'evoluzione tecnologica dei materiali. Tuttavia i benefici immediati nel settore in cui opera BP sono abbastanza evidenti.

Potremo attenderci una generazione di materiali capaci di mitigare il rischio di incidenti catastrofici come quello del Golfo del Messico? (Anche se a causare la tragedia nel Golfo del Messico non fu un "tubo" rotto...).
Immagino di sì, anche se probabilmente non arriverà in tempi così rapidi. Personalmente penso che la ricerca nel campo dei materiali ci permetta di migliorare le performance e la sicurezza di dispositivi e infrastrutture in modo progressivo e continuo, risolvendo problemi specifici un passo alla volta.

Lei è un ingegnere, uno specialista delle micro e nanostrutture. Si direbbe che, benché esplicitamente dedicato alla scienza applicata, abbia sviluppato anche una profonda conoscenza teorica. In poche parole: come fa uno scienziato a conciliare teoria e prassi?
Bella domanda! Potrei rispondere che, essendo il motto del MIT "mens et manus", a indicare il connubio tra scienza e ingegneria, sono praticamente obbligato a conciliare teoria e pratica! Scherzi a parte, nel mio lavoro mi occupo di diversi progetti, alcuni dei quali di carattere molto "fondamentale". Devo dire che per me è diventato difficile separare i due ambiti, forse perché nel campo dei materiali, per quanto teorici e astratti si possa diventare, siamo sempre portati a vedere un'applicazione concreta.

Scorrendo le riviste specializzate, i siti di divulgazione, i bollettini dei centri di ricerca sembra spesso che l'umanità sia a un passo dalla catastrofe. Ma sono frequenti anche i messaggi di segno opposto: ci sono i segnali di un portentoso sviluppo della conoscenza e delle sue applicazioni che potrebbero trarci tutti fuori dal baratro con... un colpo di bacchetta magica! Personalmente diffido delle semplificazioni. Ma... Chi ha ragione? Qual è il suo atteggiamento rispetto alle emergenze ambientali, per esempio?
Ha ragione: l’evoluzione in campo tecnologico e scientifico è portentosa, e il mio non è che un piccolo esempio di questo progresso. La ricerca è spesso una corsa contro il tempo; le catastrofi ambientali degli ultimi anni sono certamente un grande segnale d'allarme. Tuttavia vedo ogni giorno colleghi intorno a me fare passi da gigante e questo mi permette di guardare al futuro con fiducia.

Laurea al Politecnico di Torino, poi il MIT, il dottorato, l'esperienza di Zurigo e ora di nuovo negli USA. Si sente un "cervello in fuga"?
In realtà no. Nell'università italiana ho passato davvero poco tempo e non mi sento di essere la persona di allora nel mio lavoro. Mi vedo più come un "cuore espatriato". Mi porto dietro un approccio italiano alla vita e nel sociale. Le mie radici sono palesi nel mio modo di comunicare, anche in ambito lavorativo, ma il mio cervello e la mia professionalità sono internazionali.

Una laurea in ingegneria elettronica e poi la scienza dei materiali. Come è stato motivato il "salto" di campo?
È stata una decisione dettata da ambizione e curiosità: volevo fare una tesi sperimentale al MIT in un campo “hot” delle nanotecnologie e mi si è aperta una porta al DMSE (Department of Materials Science and Engineering) per lavorare su nanotubi di carbonio. La scienza dei materiali era un campo completamente nuovo per me, ma la promessa di poter visualizzare materiali a livello atomico e di poterne controllare le proprietà modificandone la struttura mi ha incantato. Quando per la prima volta ho preso l’immagine della struttura interna di un nanotubo di carbonio con un microscopio elettronico a trasmissione sono rimasto a bocca aperta!

Il MIT, un ambiente d'eccellenza mondiale. Per molti, un punto d'arrivo. Per lei? E poi: come si vive a Boston? Quanti italiani fanno ricerca, insegnano, studiano al MIT? Siete una comunità oppure... ognuno per conto suo?
Il MIT per me è una rampa di lancio, spero! Proprio in questi giorni mi sto preparando a sostenere dei colloqui per delle posizioni da professore universitario, vedremo se le mie speranze si concretizzeranno! Parlando di Boston: per me è una città magnifica, la più bella di tutte quelle che ho visto negli States. Apprezzo la sua vivibilità, sia per le dimensioni contenute (pur trattandosi di una metropoli americana), sia per l'impronta europea, architettonicamente e culturalmente parlando.
Di italiani ce ne sono tanti (come del resto un po' ovunque nel mondo) e molti di quelli che conosco fanno ricerca come me. Sì, potremmo tranquillamente definirci una comunità, d'altronde si sa che gli italiani all'estero... "stick together".

Ripensi ai suoi colleghi dell'università italiana. Quanti, come lei, ora si trovano a lavorare, studiare e vivere all'estero? Siete ancora in contatto?
Alcuni di loro hanno fatto esperienze all’estero, i più per un dottorato di ricerca, ma in pochissimi hanno trovato lavoro e si sono trasferiti permanentemente. La maggior parte dei colleghi con cui ho mantenuto i contatti sono in Italia. Ci vediamo una volta l'anno, normalmente sotto le feste natalizie, per la consueta rimpatriata.

Quante ore lavora, ogni giorno? Studia e insegna? Quanto guadagna, adesso? Che prospettive occupazionali ha? Ha un contratto a termine?
In America si tende a diventare "workaholic" ("alcolizzati da lavoro", NdR), soprattutto quando, come me, si ama il proprio lavoro. Avere famiglia aiuta a bilanciare il monte ore settimanale. Ho fatto un'esperienza di insegnamento, come esercitatore il primo anno che sono arrivato al MIT. Dal punto di vista professionale, mi ha arricchito molto, pur richiedendo un sacco di lavoro e di energie!

Ha messo su famiglia? Vive da solo? Ha figli? Ogni quanto tempo ritorna in Italia? Quale automobile guida (sempre che usi la macchina)? Pratica qualche sport?
Io e mia moglie abbiamo avuto pochi mesi fa una bimba. Torno in Italia una volta l'anno, generalmente per Natale. Mi sposto in bicicletta la maggior parte dell'anno, quando fa troppo freddo uso i mezzi pubblici. Gioco a pallavolo quando trovo il tempo e le forze!

Un'ultima curiosità: la zampa pubblicata sul suo profilo Facebook appartiene a un'aquila?
No, è quella di un falco che ho fotografato nel parco di fronte a casa mia.