(Phys.org)—Singoli fogli di grafene, un materiale curioso spesso solo 1 atomo, sono 100 volte più chimicamente reattivi dei fogli doppi o tripli, Gli scienziati di Stanford affermano in un nuovo documento pubblicato online il 17 gennaio in ACS Nano . Comprendere la reattività chimica del grafene, dicono, è la chiave per mettere in pratica questo materiale unico.

Il grafene è una struttura simile a un filo di pollo di atomi di carbonio. Il altamente conduttivo, il materiale superleggero e super resistente è promettente per applicazioni nel campo dell'informatica, energia solare e rilevamento chimico. Ma gli scienziati dei materiali stanno ancora scoprendo le straordinarie proprietà e i potenziali usi del grafene.

"L'obiettivo della comunità del grafene è personalizzare le proprietà del grafene, " ha detto il fisico post-dottorato di Stanford Michael Neumann. "La maggior parte di queste operazioni comporta la modifica chimica del materiale, quindi è necessario avere un'idea di quale sia la reattività chimica del grafene e quali fattori influenzano tale reattività".

Neumann e lo studente laureato Georgi Diankov, entrambi membri del gruppo di ricerca sulla fisica di David Goldhaber-Gordon, bombardato fogli singoli e multipli di grafene con atomi di idrogeno altamente reattivi generati in un flusso di gas carico, o plasma.

Quando hanno esaminato il grafene nel laboratorio di nanocaratterizzazione di Stanford, hanno trovato qualcosa di sorprendente. I singoli strati di grafene sono stati crivellati di incisioni, come il formaggio svizzero. Strati più spessi, anche 1 atomo più spesso, non erano affatto snocciolate. Le fosse di incisione sui singoli strati erano più numerose di altre 100 a 1.

Le fosse sono causate da atomi di carbonio nel grafene che reagiscono con atomi di idrogeno, presumibilmente creando molecole di metano che si sollevano e si allontanano dal foglio di grafene. I fogli poggiano su un "substrato" di ossido di silicio, " che partecipa alla reazione di incisione. I fogli multistrato sono più protetti dall'effetto del substrato.

I ricercatori hanno anche notato che le fossette di incisione monostrato erano circolari, mentre le poche fosse di incisione trovate negli strati più spessi erano esagonali. Perché la differenza?

"La risposta breve è, non lo sappiamo davvero, "Neumann ha detto, ma ipotizza che la partecipazione del substrato alla reazione di incisione potrebbe essere la causa.

Il grafene è stato notoriamente scoperto nel 2004 da scienziati in Inghilterra che hanno utilizzato del nastro adesivo per staccare singoli strati di grafene da scaglie di grafite più grandi. Diankov e Neumann hanno usato la stessa tecnica per preparare campioni di grafene per i loro esperimenti.

I fogli di grafene "esfoliati" possono essere visti con un semplice microscopio ottico. Stratificato sul substrato di silicio grigio, il grafene sembra una sovrapposizione di pennellate scure.

Diankov è incuriosito dalle proprietà uniche del grafene.

"Sono affascinato dai materiali bidimensionali:la chimica insolita, proprietà meccaniche, proprietà elettroniche – e voglio esplorare il grafene come un ottimo sistema modello, " Egli ha detto.

le strutture di Stanford, come il Laboratorio di nanocaratterizzazione, rifornito con apparecchiature di imaging su scala nanometrica, rendere l'università "uno dei posti migliori per fare chimica e fisica su scala nanometrica, "Diankov ha detto.

Prossimo, Neumann e Diankov testeranno la reattività del grafene con diversi substrati; sperano di includere un esperimento senza alcun substrato.

Neumann ammette che il suo lavoro è fondamentale e non ha ancora un effetto immediato sulla vita di tutti i giorni.

"Molte nuove tecnologie dipendono dai risultati della ricerca che durano pochi anni, o addirittura decenni, prima, " ha detto Neumann. "Siamo molto a monte."