I ricercatori della Yokohama National University e dell'Università di Elettrocomunicazioni in Giappone hanno sviluppato una tecnica altamente efficiente per produrre un cristallo di fullerene unico, chiamato micropillar alettato fullerene (FFMP), che è di grande utilità per l'elettronica di prossima generazione.

Il fullerene è una scelta popolare per lo sviluppo di tecnologie non solo per le sue piccole dimensioni, è anche molto resistente e contiene proprietà dei semiconduttori, rendendolo un buon candidato in dispositivi come i transistor ad effetto di campo, celle solari, materiali superconduttori, e sensori chimici. Il materiale è in uso ora, però, è difficile da maneggiare perché il fullerene è in nanoscala e generalmente si presenta in uno stato polveroso. Come soluzione di questo problema, vengono prodotti e utilizzati cristalli unidimensionali di fullerene.

"La produzione di cristalli di fullerene unidimensionali richiede competenze esperte e richiede diversi giorni con i metodi di produzione tipici. In questo studio, siamo riusciti a sviluppare un metodo di fabbricazione molto semplice utilizzando un processo di ricottura, " ha detto il dottor Takahide Oya, Professore Associato presso la Yokohama National University e corrispondente autore dello studio.

In un articolo pubblicato su Rapporti scientifici nel novembre 2020, il team spiega come hanno utilizzato un piccolo apparato di riscaldamento che ha accettato il fullerene e lo ha riscaldato a una temperatura di 1, 173 Kelvin per circa un'ora. Il fullerene originariamente depositato nell'apparato di riscaldamento si decristallizza a causa del calore e successivamente si ricristallizza all'abbassarsi della temperatura. Questo processo globale, noto come ricottura, è oltre cinquanta volte più veloce della vecchia tecnica per la produzione di cristalli di fullerene.

"Utilizzando il nostro metodo, la produzione in serie di cristalli unidimensionali di fullerene può essere prodotta in un'ora. I cristalli di fullerene prodotti che abbiamo chiamato "micropilastro alettato di fullerene (FFMP)" hanno una struttura distintiva, " disse Oya.

Il team è anche fiducioso che i cristalli di fullerene prodotti in questo nuovo, un processo di produzione più efficiente avrà qualità simili ai cristalli di fullerene come i nanowhisker di fullerene prodotti utilizzando i metodi più vecchi.

"Si prevede che FFMP abbia conduttività elettrica e funzionalità di semiconduttore di tipo n, "ha detto Oya.

Sono necessari ulteriori test per confermare che FFMP conserva effettivamente le qualità così utili per l'implementazione elettronica, ma risultati positivi potrebbero significare celle solari con efficienza molto più elevata, circuiti estremamente piccoli integrati in dispositivi flessibili per esempio.

Il team ha già esaminato questa ricottura in diverse condizioni ambientali, temperature, e tempo di riscaldamento. Dopo aver studiato il processo, il team ora ha gli occhi puntati sulla caratterizzazione dell'FFMP nel contesto di un componente elettrico. "Come passo successivo di questo studio, è prevista la conferma e l'ottenimento della conduttività elettrica e della funzionalità del semiconduttore di tipo n, perché il fullerene ordinario ha tali proprietà. Inoltre, è previsto anche lo sviluppo di un "nano pilastro alettato fullerene (FFNP)" modificando il processo. Riteniamo che gli FFMP (o FFNP) saranno utili per i transistor ad effetto di campo, fotovoltaico organico, e così via nel prossimo futuro, " disse Oya.

Questa non sarà la prima volta che Oya e la sua squadra hanno affrontato speciali, materiali su piccola scala per l'uso in elettronica.

"Abbiamo già avuto una tecnica per realizzare nanotubi di carbonio, o CNT—materiale unidimensionale in nano-carbonio—carte composite e fili/tessuti compositi CNT come materiali compositi CNT unici, " disse Oya. "Pertanto, svilupperemo materiali compositi FFMP insieme alle loro applicazioni. Riteniamo che gli utili compositi FFMP (e la combinazione con i compositi CNT) verranno utilizzati nella nostra vita quotidiana nel prossimo futuro".