bottiglie, confezione, Arredamento, parti di automobili... tutte in plastica. Oggi troviamo difficile immaginare la nostra vita senza questo materiale chiave che ha rivoluzionato la tecnologia nel secolo scorso. C'è un diffuso ottimismo nella comunità scientifica sul fatto che il grafene fornirà progressi simili nel cambio di paradigma nei decenni a venire. Telefoni cellulari che si piegano, pannelli solari trasparenti e flessibili, computer extra sottili... l'elenco delle potenziali applicazioni è infinito. Scienziati, le industrie e la Commissione europea sono così convinte del potenziale del grafene per rivoluzionare l'economia mondiale che promettono un'iniezione di 1.000 milioni di euro nella ricerca sul grafene.
L'ultima scoperta pubblicata su Fisica della natura e realizzato da ricercatori dell'Istituto di Scienze Fotoniche (ICFO), in collaborazione con il Massachusetts Institute of Technology, STATI UNITI D'AMERICA, Istituto Max Planck per la ricerca sui polimeri, Germania, e Graphenea S.L. Donostia-San Sebastian, Spagna, dimostrare che il grafene è in grado di convertire un singolo fotone che assorbe in più elettroni che potrebbero guidare la corrente elettrica (elettroni eccitati) - una scoperta molto promettente che rende il grafene un importante materiale alternativo per le tecnologie di rilevamento e raccolta della luce, ora basato su semiconduttori convenzionali come il silicio.
"Nella maggior parte dei materiali, un fotone assorbito genera un elettrone, ma nel caso del grafene, abbiamo visto che un fotone assorbito è in grado di produrre molti elettroni eccitati, e quindi generare segnali elettrici più grandi", spiega Frank Koppens, capogruppo presso ICFO. Questa caratteristica rende il grafene un elemento costitutivo ideale per qualsiasi dispositivo che si basa sulla conversione della luce in elettricità. In particolare, consente rilevatori di luce efficienti e potenzialmente anche celle solari in grado di raccogliere energia luminosa dall'intero spettro solare con perdite inferiori.
L'esperimento consisteva nell'invio di un numero noto di fotoni con diverse energie (diversi colori) su un monostrato di grafene. "Abbiamo visto che i fotoni ad alta energia (ad esempio il viola) vengono convertiti in un numero maggiore di elettroni eccitati rispetto ai fotoni a bassa energia (ad esempio l'infrarosso). La relazione osservata tra l'energia del fotone e il numero di elettroni eccitati generati mostra che il grafene converte la luce in elettricità con un'efficienza molto elevata.Anche se era già stato ipotizzato che il grafene avesse un potenziale per la conversione da luce a elettricità, ora si scopre che è ancora più adatto del previsto!" spiega Tielrooij, ricercatore presso ICFO.
Sebbene ci siano alcuni problemi per le applicazioni dirette, come il basso assorbimento del grafene, il grafene ha il potenziale per causare cambiamenti radicali in molte tecnologie che sono attualmente basate su semiconduttori convenzionali. "Si sapeva che il grafene è in grado di assorbire uno spettro molto ampio di colori chiari. Tuttavia ora sappiamo che una volta che il materiale ha assorbito la luce, l'efficienza di conversione energetica è molto elevata. La nostra prossima sfida sarà trovare modi per estrarre la corrente elettrica e migliorare l'assorbimento del grafene. Quindi saremo in grado di progettare dispositivi al grafene che rilevano la luce in modo più efficiente e potrebbero persino portare a celle solari più efficienti", conclude Koppens.
