Il grafene e i cristalli associati dello spessore di un atomo offrono la possibilità di una vasta gamma di nuovi materiali e dispositivi impilando i singoli strati atomici uno sopra l'altro, mostra una nuova ricerca dell'Università di Manchester.

In un rapporto pubblicato su Fisica della natura , un gruppo guidato dal dott. Leonid Ponomarenko e dal premio Nobel Professor Andre Geim ha assemblato singoli strati atomici uno sopra l'altro in una sequenza desiderata.

Il team ha utilizzato singoli cristalli dello spessore di un atomo per costruire una torta multistrato che funziona come un trasformatore elettrico su nanoscala.

Grafene, isolato per la prima volta all'Università di Manchester nel 2004, ha il potenziale per rivoluzionare diverse applicazioni da smartphone e banda larga ultraveloce alla consegna di farmaci e chip per computer.

Ha il potenziale per sostituire i materiali esistenti, come il silicio, ma i ricercatori di Manchester credono che potrebbe davvero trovare il suo posto con nuovi dispositivi e materiali ancora da inventare.

Nel trasformatore su scala nanometrica, gli elettroni che si muovono in uno strato metallico attirano gli elettroni nel secondo strato metallico usando i loro campi elettrici locali. Per operare su questo principio, gli strati metallici devono essere isolati elettricamente l'uno dall'altro ma separati da non più di poche distanze interatomiche, un passo da gigante dalle nanotecnologie esistenti.

Queste nuove strutture potrebbero aprire la strada a una nuova gamma di dispositivi elettronici e fotonici complessi e dettagliati che nessun altro materiale esistente potrebbe realizzare, che includono varie nuove architetture per transistor e rivelatori.

Gli scienziati hanno utilizzato il grafene come piano conduttivo dello spessore di un atomo, mentre solo quattro strati atomici di nitruro di boro fungevano da isolante elettrico.

I ricercatori hanno iniziato con l'estrazione di singoli piani atomici da grafite sfusa e nitruro di boro utilizzando la stessa tecnica che ha portato al Premio Nobel per il grafene, un singolo strato atomico di carbonio. Quindi, hanno usato la nanotecnologia avanzata per assemblare meccanicamente i cristalliti uno per uno, in stile Lego, in un cristallo con la sequenza di piani desiderata.

Il nano-trasformatore è stato assemblato dal dottor Roman Gorbachev, dell'Università di Manchester, che ha descritto le competenze richieste. Ha detto:"Ogni russo e molti in Occidente conoscono The Tale of the Clockwork Steel Flea.

"Poteva essere visto solo attraverso il microscopio più potente, ma ballava ancora e aveva persino piccoli ferri di cavallo. Il nostro Lego in scala atomica forse è il prossimo passo dell'artigianato".

Il professor Geim ha aggiunto:"Il lavoro dimostra che dispositivi complessi con varie funzionalità possono essere costruiti piano per piano con precisione atomica.

"C'è un'intera libreria di materiali atomicamente sottili. Combinandoli, è possibile creare principalmente nuovi materiali che non esistono in natura. Questa strada promette di diventare ancora più eccitante del grafene stesso".