Le prime tre immagini di grafite provengono dall'esperimento e le tre immagini inferiori sono state prodotte attraverso calcoli teorici. Le immagini da sinistra a destra mostrano uno spostamento maggiore dello strato superiore di grafite e la sua transizione al grafene.
(Phys.org) -- I fisici dell'Università dell'Arkansas hanno trovato un modo per studiare e controllare sistematicamente la transizione della grafite, il “piombo” che si trova nelle matite, al grafene, uno dei più forti, materiali più leggeri e conduttivi conosciuti, un passo importante nel processo di apprendimento dell'uso di questo materiale nella tecnologia moderna.
Peng Xu, Paolo Thibado, Yurong Yang, Laurent Bellaiche e i loro colleghi riportano i loro risultati sulla rivista Carbonio .
I fisici dell'Università di Manchester hanno isolato per primo il grafene, un foglio di atomi di carbonio dello spessore di un atomo, usando lo scotch per sollevare solo lo strato superiore dagli altri strati di grafite. Gli elettroni che si muovono attraverso la grafite hanno massa e incontrano resistenza, ma gli elettroni che si muovono attraverso il grafene sono privi di massa e non incontrano quasi alcuna resistenza, il che rende il grafene un eccellente materiale candidato per le future esigenze energetiche e per il calcolo quantistico per enormi calcoli utilizzando poca energia.
Però, il grafene è un nuovo materiale scoperto solo nel 2004, e molte cose rimangono sconosciute sulle sue proprietà.
“Il passaggio dalla grafite al grafene può essere casuale, "disse Xu. "La nostra idea era di controllare questo."
I ricercatori hanno utilizzato una nuova tecnica chiamata microscopia a scansione a scansione di manipolazione elettrostatica per "sollevare" lo strato superiore di grafite, creazione di grafene. Gli scienziati hanno tradizionalmente utilizzato la microscopia a scansione a effetto tunnel su una superficie fissa, ma questa nuova tecnica utilizza una superficie mobile per spostarsi tra grafite e grafene.
“Non solo possiamo farlo accadere, ma possiamo controllare il processo, disse Xu.
Utilizzando questa tecnica, i ricercatori possono dire quanta forza ci vuole per creare il grafene e quanta distanza esiste tra il grafene e la grafite, nonché per tenere traccia dell'energia totale del processo.
Il modo in cui l'elettrone acquisisce la sua massa è un argomento fondamentale ed è legato alla caccia dei fisici delle particelle al bosone di Higgs, una particella elementare a lungo ipotizzata che ha proprietà previste, come la mancanza di spin e di carica elettrica, ma questo non ha un valore previsto per la massa. Essere in grado di spostare gli elettroni tra uno stato massiccio e uno senza massa consente agli scienziati di studiare questa dualità e come funziona. Il livello di controllo che gli scienziati hanno sul processo consentirà loro di capire possibili modi per utilizzare il grafene per far progredire questa comprensione.
