Il notevole materiale grafene promette un'ampia gamma di applicazioni nell'elettronica futura che potrebbero integrare o sostituire la tecnologia tradizionale del silicio. I ricercatori dell'Electronic Properties of Materials Group dell'Università di Vienna hanno ora aperto la strada all'integrazione del grafene nell'attuale tecnologia a base di siliciuro. Hanno pubblicato i loro risultati nella nuova rivista ad accesso aperto del gruppo Nature Publishing, Rapporti scientifici .

Le proprietà uniche del grafene come la sua incredibile forza e, allo stesso tempo, il suo piccolo peso ha sollevato grandi aspettative nella moderna scienza dei materiali. Grafene, un cristallo bidimensionale di atomi di carbonio confezionato in una struttura a nido d'ape, è stato al centro di un'intensa ricerca che ha portato al Premio Nobel per la fisica nel 2010. Una delle sfide principali è quella di integrare con successo il grafene nella consolidata tecnologia del siliciuro di metallo. Scienziati dell'Università di Vienna e i loro collaboratori di istituti di ricerca in Germania e Russia sono riusciti a fabbricare una nuova struttura di siliciuri metallici di alta qualità, tutti ben ricoperti e protetti da uno strato di grafene. Questi fogli bidimensionali sono sottili come singoli atomi.

Sulle orme di Einstein

Per scoprire le proprietà di base della nuova struttura, gli scienziati devono ricorrere a potenti tecniche di misurazione basate su una delle brillanti scoperte di Einstein:l'effetto fotoelettrico. Quando una particella di luce interagisce con un materiale può trasferire tutta la sua energia a un elettrone all'interno di quel materiale. Se l'energia della luce è sufficientemente grande, l'elettrone acquisisce energia sufficiente per sfuggire al materiale. La spettroscopia di fotoemissione ad angolo risolta (ARPES) consente agli scienziati di estrarre informazioni preziose sulle proprietà elettroniche del materiale determinando l'angolo sotto il quale gli elettroni fuoriescono dal materiale. "Gli strati spessi di un singolo atomo e i materiali ibridi realizzati ci consentono di studiare una vasta gamma di nuovi fenomeni elettronici e continuano ad affascinare la comunità degli scienziati dei materiali. Il metodo ARPES svolge un ruolo chiave in questi sforzi", dicono Alexander Grueneis e Nikolay Verbitskiy, membri dell'Electronic Properties of Materials Group dell'Università di Vienna e coautori dello studio.

Il grafene tiene la testa alta

I siliciuri ricoperti di grafene in esame sono protetti in modo affidabile contro l'ossidazione e possono coprire un'ampia gamma di materiali elettronici e applicazioni di dispositivi. Più importante, lo strato di grafene stesso interagisce a malapena con i siliciuri sottostanti e le proprietà uniche del grafene sono ampiamente preservate. Il lavoro del gruppo di ricerca, perciò, promette un modo intelligente per incorporare il grafene con la tecnologia del siliciuro metallico esistente che trova un'ampia gamma di applicazioni nei dispositivi a semiconduttore, spintronica, fotovoltaico e termoelettrico.