(PhysOrg.com) -- Un team di ricerca internazionale ha scoperto un nuovo metodo per produrre nastri di grafene chiamati nanonastri. Utilizzando l'idrogeno, sono riusciti a decomprimere i nanotubi di carbonio a parete singola. Il metodo apre anche la strada alla produzione di nanonastri di grafano, una versione modificata e promettente del grafene.
Un sottile fiocco di carbonio liscio, solo un atomo di spessore, diventato famoso in tutto il mondo l'anno scorso. La scoperta del super materiale grafene ha dato ad Andre Geim e Konstantin Novoselov il Premio Nobel per la Fisica 2010. Il grafene ha una vasta gamma di proprietà insolite e molto interessanti. Come conduttore di elettricità si comporta come il rame. Come conduttore di calore supera tutti gli altri materiali conosciuti.
Ci sono possibilità di ottenere forti variazioni delle proprietà del grafene, ad esempio realizzando grafene sotto forma di cinture di varia larghezza, cosiddetti nanonastri. I Nanoribbons sono stati preparati per la prima volta due anni fa. Un metodo per produrli è partire da nanotubi di carbonio e utilizzare il trattamento con ossigeno per decomprimerli in nanonastri. Però, questo metodo lascia atomi di ossigeno sui bordi dei nanonastri, cosa non sempre auspicabile.
Nel nuovo studio il team di ricerca mostra che è anche possibile decomprimere i nanotubi di carbonio a parete singola utilizzando una reazione con l'idrogeno molecolare. I nanoribbon prodotti con il nuovo metodo avranno idrogeno sui bordi e questo può essere un vantaggio per alcune applicazioni. Alexandr Talizin, fisico presso l'Università di Umea in Svezia, ha studiato negli ultimi dieci anni come l'idrogeno reagisce con i fullereni, che sono molecole di carbonio a forma di calcio.
“Il trattamento dei nanotubi di carbonio con l'idrogeno è stata un'estensione logica della nostra ricerca. La nostra precedente esperienza è stata di grande aiuto in questo lavoro, "dice Aleksandr Talizin.
I nanotubi sono tipicamente chiusi da coppe semisferiche, essenzialmente metà delle molecole di fullerene. I ricercatori hanno precedentemente dimostrato che le molecole di fullerene possono essere completamente distrutte da un'idrogenazione molto forte. Perciò, si aspettavano risultati simili per le coppe terminali dei nanotubi e hanno provato ad aprire i nanotubi usando l'idrogenazione. L'effetto è stato infatti confermato e sono anche riusciti a rivelare alcuni altri effetti eccitanti.
La scoperta più interessante è stata che alcuni nanotubi di carbonio sono stati decompressi in nanonastri di grafene a seguito di un trattamento prolungato con l'idrogeno. Ciò che è ancora più eccitante:la decompressione del nanotubo con l'idrogeno attaccato alle pareti laterali potrebbe portare alla sintesi del grafene idrogenato:il grafano. Finora, si è tentato di sintetizzare il grafano principalmente per reazione dell'idrogeno con il grafene. Questo sembrava essere molto difficile, specialmente se il grafene è supportato su qualche substrato e solo un lato è disponibile per la reazione. Però, l'idrogeno reagisce molto più facilmente con la superficie curva dei nanotubi di carbonio.
“La nostra nuova idea è quella di utilizzare nanotubi idrogenati e decomprimerli in nanonastri di grafano. Finora, è stato fatto solo il primo passo verso la sintesi del nanonastro di grafano ed è necessario molto più lavoro per rendere efficace il nostro approccio, ” spiega Alexandr Talyzin. “L'esperienza e le competenze combinate di diversi gruppi in diverse università, è stata la chiave del successo».
Ilya V. Anoshkin, Albert G. Nasibulin, Jiang Hua ed Esko I. Kauppinen della Aalto University sono esperti nella sintesi e caratterizzazione di nanotubi di carbonio a parete singola. Valery M. Mikoushkin, Vladimir V. Shnitov e Dmitry E. Marchenko di San Pietroburgo hanno realizzato XPS e altre caratterizzazioni utilizzando la radiazione di sincrotrone. Dag Noréus dell'Università di Stoccolma ha condiviso la sua esperienza con i reattori a idrogeno ad alta temperatura.
