I ricercatori della Kansas State University si sono avvicinati alla soluzione di una vecchia sfida di produrre punti quantici di grafene di forma e dimensioni controllate a grandi densità, che potrebbe rivoluzionare l'elettronica e l'optoelettronica.

Vikas Berry, William H. Honstead professore di ingegneria chimica, ha sviluppato un nuovo processo che utilizza un coltello diamantato per tagliare la grafite in nanoblocchi di grafite, che sono precursori dei punti quantici di grafene. Questi nanoblocchi vengono quindi esfoliati per produrre fogli ultrapiccoli di atomi di carbonio di forma e dimensioni controllate.

Controllando le dimensioni e la forma, i ricercatori possono controllare le proprietà del grafene su un'ampia gamma per varie applicazioni, come le celle solari, elettronica, coloranti ottici, biomarcatori, compositi e sistemi particellari. Il loro lavoro è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura e sostiene la visione dell'università di diventare una delle 50 migliori università pubbliche di ricerca entro il 2025. L'articolo è disponibile online.

"Il processo produce grandi quantità di punti quantici di grafene di forma e dimensioni controllate e abbiamo condotto studi sulle loro proprietà strutturali ed elettriche, " ha detto Berry.

Mentre altri ricercatori sono stati in grado di creare punti quantici, Il team di ricerca di Berry può creare punti quantici con una struttura controllata in grandi quantità, che potrebbe consentire l'utilizzo di questi punti quantici otticamente attivi nelle celle solari e in altre applicazioni optoelettroniche.

"Ci sarà una vasta gamma di applicazioni di questi punti quantici, " ha detto Berry. "Ci aspettiamo che il campo dei punti quantici di grafene si evolverà come risultato di questo lavoro poiché questo nuovo materiale ha un grande potenziale in diverse nanotecnologie".

È noto che a causa degli stati limite e del confinamento quantistico, la forma e le dimensioni dei punti quantici di grafene determinano la loro elettricità, ottico, proprietà magnetiche e chimiche. Questo lavoro mostra anche la prova dell'apertura di un band-gap nei film di nanonastri di grafene con una riduzione della larghezza. Ulteriore, Il team di Berry mostra attraverso micrografie e simulazioni elettroniche a trasmissione ad alta risoluzione che i bordi delle strutture prodotte sono diritti e relativamente lisci.