Gli scienziati dei materiali della Rice University hanno fatto una scoperta fondamentale che potrebbe rendere più facile per gli ingegneri costruire circuiti elettronici con il tanto pubblicizzato nanomateriale grafene.
Il titolo di grafene è salito alle stelle lo scorso anno, quando il nanomateriale ha vinto il premio Nobel per la fisica. Il grafene è uno strato di atomi di carbonio dello spessore di un solo atomo. Quando impilati uno sopra l'altro, fogli di grafene formano grafite, il materiale che si trova nelle matite di tutto il mondo. Grazie agli strumenti delle nanotecnologie, gli scienziati oggi possono fare, manipolare e studiare il grafene con facilità. Le sue proprietà uniche lo rendono ideale per creare più velocemente, computer più efficienti dal punto di vista energetico e altri dispositivi nanoelettronici.
Ma ci sono ostacoli. Per realizzare piccoli circuiti con il grafene, gli ingegneri devono trovare modi per creare modelli complessi di grafene separati da un materiale non conduttivo altrettanto sottile. Una possibile soluzione è "grafene bianco, " fogli di boro e azoto dello spessore di un atomo che sono fisicamente simili al grafene ma sono elettricamente non conduttivi.
In un nuovo articolo sulla rivista Nano Letters, Lo scienziato dei materiali di riso Boris Yakobson e colleghi descrivono una scoperta che potrebbe consentire ai progettisti di nanoelettronica di utilizzare procedure chimiche ben note per controllare con precisione le proprietà elettroniche delle "leghe" che contengono grafene sia bianco che nero.
"Abbiamo scoperto che c'era una relazione diretta tra le proprietà utili del prodotto finale e le condizioni chimiche che esistono mentre viene prodotto, " ha detto Yakobson. "Se più boro è disponibile durante la sintesi chimica, che porta a leghe con un certo tipo di disposizione geometrica degli atomi. La bellezza della scoperta è che possiamo prevedere con precisione le proprietà elettroniche del prodotto finale basandoci esclusivamente sulle condizioni, tecnicamente parlando, il cosiddetto 'potenziale chimico' -- durante la sintesi."
Yakobson ha detto che lui e i suoi studenti hanno impiegato circa un anno per capire esattamente la distribuzione dell'energia trasferita tra ciascun atomo di carbonio, boro e azoto durante la formazione delle "leghe". Questo preciso livello di comprensione delle "energie di legame" tra gli atomi, e come è assegnato a particolari bordi e interfacce, era fondamentale per sviluppare un collegamento diretto dalla sintesi alla morfologia e al prodotto utile.
Con l'interesse per il grafene alle stelle, Yakobson ha detto, il nuovo studio ha attirato l'attenzione in lungo e in largo. Studente laureato Yuanyue Liu, il principale coautore dello studio, fa parte di una delegazione di cinque studenti appena tornata da una settimana di visita all'Università Tsinghua di Pechino. Yakobson ha affermato che la visita fa parte di una collaborazione in corso tra i ricercatori di Tsinghua e i colleghi della George R. Brown School of Engineering di Rice.
