Il Premio Nobel per la Fisica 2010 è andato ai due scienziati che per primi hanno isolato il grafene, cristalli di grafite dello spessore di un atomo. Ora, un ricercatore del Cullen College of Engineering dell'Università di Houston sta cercando di sviluppare un metodo per produrre in serie questo materiale rivoluzionario.

Il grafene ha diverse proprietà che lo rendono diverso letteralmente da tutto il resto sulla Terra:è il primo materiale bidimensionale mai sviluppato; il materiale più sottile e resistente al mondo; il miglior conduttore di calore mai trovato; un conduttore di elettricità molto migliore del rame; è praticamente trasparente; ed è così denso che nessun gas può attraversarlo. Queste proprietà rendono il grafene un punto di svolta per tutto, dai dispositivi di accumulo di energia ai display dei dispositivi piatti.

Più importante, forse, è il potenziale del grafene come sostituto del silicio nei chip dei computer. Le proprietà del grafene consentirebbero alla crescita storica della potenza di calcolo di continuare per decenni a venire.

Per realizzare questi vantaggi, anche se, un modo per creare abbondanti, deve essere sviluppato il grafene privo di difetti. Qingkai Yu, un assistente professore di ricerca presso il dipartimento di ingegneria elettrica e informatica del college e il Center for Advanced Materials dell'università, sta sviluppando metodi per produrre in serie grafene di alta qualità.

Yu sta usando una tecnologia nota come deposizione chimica da vapore. Durante questo processo, riscalda il metano a circa 1000 gradi Celsius, scomponendo il gas nei suoi elementi costitutivi di atomi di carbonio e idrogeno. Gli atomi di carbonio si attaccano quindi a una superficie metallica per formare il grafene.

"Questo approccio potrebbe produrre a buon mercato, grafene di alta qualità su larga scala, " disse Yu.

Yu ha dimostrato per la prima volta la fattibilità della deposizione chimica da vapore per la creazione di grafene due anni fa in un articolo sulla rivista Applied Physics Letters. Da allora ha continuato a lavorare per perfezionare questo metodo.

La ricerca iniziale di Yu spesso si traduceva in diversi strati di grafene impilati insieme su una superficie di nichel. Successivamente ha scoperto l'efficacia del rame per la creazione del grafene. Da allora il rame è stato adottato dai ricercatori del grafene in tutto il mondo.

Il lavoro di Yu non è finito. I singoli strati di grafene che ora è in grado di creare sono formati da più cristalli di grafene che si uniscono man mano che crescono. I luoghi dove questi cristalli si combinano, noti come bordi di grano, sono difetti che limitano l'utilità del grafene, in particolare come sostituto dei chip per computer a base di silicio.

Yu sta tentando di creare grandi strati di grafene che si formano da un singolo cristallo.

"Puoi immaginare quanto sia importante questo tipo di grafene, " ha detto Yu. "I semiconduttori sono diventati un'industria multimiliardaria basata sul silicio monocristallino e il grafene è chiamato il materiale post-silicio. Quindi il grafene monocristallino è il Santo Graal per la prossima era dei semiconduttori".