Nella tela del Ragno

Quando in Brand new day finalmente Spider-Man accetta la sua natura ragnesca, si percepisce distintamente il cambio di passo dell’eroe nella lotta contro i ninja della Mano. E l’uso spettacolare della ragnatela organica che alla fine Peter Parker ha ottenuto è così ben fatto che ci si dimentica completamente di un fatto molto semplice: le sue ragnatele artificiali sono molto più resistenti di quelle organiche che ha ottenuto!
Prima di ragionare su questo specifico punto, però, facciamo un passo indietro e torniamo alle origini di Spider-Man.

Una fantastica meraviglia

Quando fa il suo esordio su Amazing Fantasy n.15 di Stan Lee e Steve Ditko (era il lontano 1962), Peter Parker è un nerd bullizzato che viene morso da un ragno radioattivo nel corso di una vista della sua classe a una dimostrazione scientifica pubblica sulla radioattività. Le radiazioni che lo hanno investito, hanno modificato geneticamente il ragno, permettendogli di trasferire il suo DNA a Peter, che così acquisisce la forza, la velocità e i sensi del ragno, ma proporzionati con le dimensioni di un adolescente. L’unica cosa che non ottiene è la ragnatela.
Come per ogni supereroe (ma vale anche per i supercriminali), non sono i suoi superpoteri a definirlo, ma un evento particolare nella sua vita: la morte dello zio Ben. Ben Parker, insieme con l’inossidabile moglie May, ha cresciuto il giovane Peter, rimasto orfano (solo successivamente scopriremo che erano due spie, ma questa, come si suo, dire, è un’altra storia!) ed è diventato la figura paterna di cui aveva bisogno. Una sera un ladro entra in casa e uccide Ben, reo di aver cercato di difendere la sua casa.

Quando Peter scopre che il ladro che ha ucciso lo zio era quello stesso ladro che aveva lasciato fuggire qualche giorno prima nell’arena dove lavorava come lottatore di wrestling perché fermarlo non era suo compito, si rende conto di una massima che lo zio gli aveva detto in una delle loro passeggiate:

E da lì nasce il mito che ancora oggi fa emozionare milioni di persone che ne leggono i fumetti o che vedono le sue avventure sul grande schermo.
Arrivati a questo punto siamo pronti per restare impigliati nella tela del Ragno!

Come un ragno tra i grattacieli di New York

Le ragnatele sono strutture intricate realizzate con la seta prodotta dai ragni e servono principalmente a catturare le prede: mosche e altri insetti volanti.
Una ragnatela ha una struttura abbastanza tipica: la parte esterna ha simmetria circolare; i fili, costituiti da una sostanza appiccicosa per catturare la preda, sono disposti a spirale, mentre il ragno attende al centro in attesa che la preda resti incollata. Infine i raggi che partono dal centro e vanno verso l’esterno, incrociando la spirale, forniscono dei punti di ancoraggio che danno stabilità alla struttura.
La seta con cui il ragno costruisce la sua trappola è composta di proteine, soprattutto fibroina, che conferisce alla seta resistenza ed elasticità. La sua resistenza alla trazione è paragonabile a quella dell’acciaio, mentre la sua elasticità è tale da impedirle di rompersi quando le prede impattano contro la ragnatela.
Alla fine, per capire quanto è resistente una ragnatela, teniamo a mente questo numero: 1200 megapascal.
Nel sistema internazionale, il Pascal è l’unità di misura della pressione ed è definito come il rapporto tra la forza applicata e la superficie contro cui questa viene applicata. Se pensiamo a quanto sono sottili le ragnatele, questo dovrebbe, per esempio, farci capire come siamo in grado di romperle semplicemente poggiando un dito su di esse nonostante la grande resistenza che hanno, ovvero quei 1200 megapascal di cui sopra.

La cosa interessante è che, come ha calcolato James Kakalios, la ragnatela organica dello Spider-Man interpretato da Tobey Maguire nei film di Sam Raimi sembrava avere una resistenza alla rottura di all’incirca 1000 megapascal, ovvero proprio come la ragnatela di un ragno normale, ma viste le maggiori proporzioni è risultata più che sufficiente a fermare un paio di vagoni della metro lanciati a folle velocità verso il vuoto.
Torniamo ora allo Spider-Man interpretato da Tom Holland, quello da cui siamo partiti. Prima di sviluppare le ragnatele organiche come mostrato in Brand new day, Peter, proprio come nel fumetto originale, decide di progettare la sua personale versione della seta prodotta dai ragni. Sbirciando nel suo quaderno degli appunti in Homecoming scopriamo che per il suo progetto sta prendendo in considerazione una struttura particolare: atomi di carbonio disposti lungo un esagono. O, in altre parole, una sostanza basata sui nanotubi di carbonio, che hanno una resistenza alla rottura che arriva fino a 60000 megapascal, ovvero 60 volte più resistenti della sua nuova ragnatela organica!

Questione di genio

Un nanotubo di carbonio è essenzialmente un foglio di grafene arrotolato. Il grafene, per farla semplice, è una particolare struttura degli atomi di carbonio, che si dispongono su un reticolo esagonale. Realizzare un foglio di grafene non era per nulla semplice, visto che bisognava in qualche modo “sfogliare” la grafite, che è appunto costituita da fogli di grafene. Almeno fino al 2004 quando Andre Geim e Konstantin Novoselov presso l’Università di Manchester non sono riusciti a produrre in maniera relativamente semplice un foglio di grafene: utilizzando, cioé, un nastro adesivo sopra un pezzo di grafite più e più volte fino a che sul nastro adesivo non è rimasto un unico strato di grafene (per i più interessanti ai dettagli tecnici, c’è l’articolo su Science o, se preferite, la sua versione pubblica su arXiv). Per questo risultato i due ottennero il Premio Nobel per la fisica nel 2010.
Ottenuti dei fogli di grafene, si potrebbe pensare che sia un attimo ottenere delle vere e proprie fibre come, appunto, i nanotubi di carbonio, solo che non è così semplice realizzare i nanotubi di carbonio e, soprattutto, non siamo ancora riusciti a realizzare nanotubi di carbonio singolarmente lunghi alcuni metri. Il meglio che si è riusciti a realizzare grazie a due gruppi di ricerca distinti, uno presso l’Università di Cincinnati guidato da Vesselin Shanov⁽²⁾Jayasinghe, C., Chakrabarti, S., Schulz, M. J., & Shanov, V. (2011). Spinning yarn from long carbon nanotube arrays. Journal of Materials Research, 26(5), 645-651. doi:10.1557/jmr.2010.91 e l’altro presso l’Università di Manchester guidato da Ian Kinloch⁽³⁾Motta, Marcelo, Ian Kinloch, and Alan Windle. “Mechanical properties of continuously spun fibers of carbon nanotubes.” Nano letters 5.8 (2005): 1529-1533. doi:10.1021/nl050634+ è stato realizzare delle fibre costituite da un minimo di 10000 a un massimo di 1000000 di nanotubi di carbonio che arrivano anche fino a una cinquantina di metri, ma che sono meno resistenti del singolo nanotubo di carbonio.

Nel 2017, dunque, quando Homecoming arrivo nei cinema di tutto il mondo, gli elementi scientifici per sviluppare delle ragnatele sintetiche in grado di riprodurre le caratteristiche di quelle organiche c’erano tutti. Mancava solo un laboratorio attrezzato per compiere l’ultimo passo. Oppure una mente geniale in grado di mettere tutto insieme anche in un laboratorio un po’ “improvvisato” come quello di una scuola superiore di New York: Peter Parker!
Se poi trasportiamo tutto ciò agli anni Sessanta, l’epoca in cui Spider-Man venne creato, la questione è un po’ più problematica, visto che l’unico materiale disponibile che avrebbe potuto competere con la tela del ragno era il kevlar, una struttura polimerica in principio molto simile alla struttura che fornisce tenacità alla tela dei ragni. Venne sintetizzato per la prima volta nel 1965 da Stephanie Kwolek, per cui non arrivò a ispirare direttamente Lee e Ditko, ma probabilmente il grande entusiasmo che c’era all’epoca intorno alla scienza dei materiali influì nell’idea di portare su carta uno studente geniale in grado di ideare un nuovo stupefacente materiale con gli strumenti di un laboratorio scolastico. Cosa che, come hanno dimostrato Gem e Novoselov, non sarebbe stata nemmeno così incredibile!

Peter, però, non è solo un geniale scienziato dei materiali, cosa che peraltro lo ha portato, nei fumetti, dopo una parentesi come insegnante di scuola superiore (proprio in quella scuola!), a guidare un gruppo di ricerca in quello stesso campo, ma è anche un inventore a tutto tondo. Il problema successivo che dovette affrontare fu quello degli spara-ragnatele, ma questo sarà il tema del prossimo capitolo di questa mini-serie dedicata a Spider-Man.
Per ora… ’nuff said!