La misurazione accurata del coefficiente di dilatazione termica è essenziale per comprendere le proprietà meccaniche ed elettroniche dei materiali 2D e per progettare dispositivi basati su questi materiali. I materiali 2D, che hanno uno spessore di solo pochi atomi, hanno suscitato un notevole interesse grazie alle loro proprietà uniche, come elevata resistenza, flessibilità e conduttività elettrica. Tuttavia, l’espansione termica dei materiali 2D è difficile da misurare a causa delle loro dimensioni ridotte e della bassa conduttività termica.
La nuova tecnica di spettroscopia termoelastica nano-Raman affronta queste sfide utilizzando un raggio laser focalizzato per riscaldare una piccola area del materiale 2D e misurando lo spostamento risultante nello spettro Raman. Lo spostamento nello spettro Raman è direttamente correlato alla dilatazione termica del materiale. Questa tecnica consente la misurazione accurata del coefficiente di dilatazione termica dei materiali 2D con elevata precisione, anche per materiali con uno spessore di soli pochi nanometri.
I ricercatori hanno dimostrato la nuova tecnica misurando il coefficiente di dilatazione termica del grafene a strato singolo, che è un materiale 2D a base di carbonio. Il coefficiente di dilatazione termica misurato del grafene è in ottimo accordo con le previsioni teoriche e i precedenti risultati sperimentali. Ciò dimostra l’accuratezza e l’affidabilità della nuova tecnica.
La tecnica della spettroscopia termoelastica nano-Raman ha il potenziale per essere utilizzata per un'ampia gamma di materiali 2D, inclusi dichalcogenuri di metalli di transizione, nitruro di boro esagonale e fosforene. Questa tecnica consentirà ai ricercatori di comprendere meglio le proprietà termiche dei materiali 2D e di progettare dispositivi che utilizzano tali proprietà.
