Scrivendo in Natura , un grande team internazionale guidato dal dott. Roman Gorbachev dell'Università di Manchester dimostra che, quando il grafene viene posizionato sopra il nitruro di boro isolante, o "grafene bianco", le proprietà elettroniche del grafene cambiano drammaticamente rivelando uno schema che ricorda una farfalla.

Il modello è indicato come la sfuggente farfalla Hofstadter che è stata conosciuta in teoria per molti decenni ma mai osservata prima negli esperimenti.

La combinazione del grafene con altri materiali in strutture a più strati potrebbe portare a nuove applicazioni non ancora esplorate dalla scienza o dall'industria.

Il grafene è il più sottile al mondo, materiale più resistente e conduttivo, e promette una vasta gamma di applicazioni diverse; da smartphone e banda ultralarga alla consegna di farmaci e chip per computer. È stato dimostrato per la prima volta all'Università di Manchester nel 2004.

Le prime sperimentazioni di prodotti di consumo che coinvolgono touch screen a base di grafene e batterie per telefoni cellulari e materiali compositi per articoli sportivi sono in corso da parte delle principali multinazionali.

Una delle proprietà più notevoli del grafene è la sua elevata conduttività, migliaia di volte superiore al rame. Ciò è dovuto a uno schema molto speciale creato dagli elettroni che trasportano elettricità nel grafene. I portatori sono chiamati fermioni di Dirac e imitano particelle relativistiche senza massa chiamate neutrini, studi di cui di solito richiedono enormi strutture come al CERN. La possibilità di affrontare una fisica simile in un esperimento da tavolo è una delle caratteristiche più note del grafene.

Ora gli scienziati di Manchester hanno trovato un modo per creare più cloni di fermioni di Dirac. Il grafene viene posizionato sopra il nitruro di boro in modo che gli elettroni del grafene possano "sentire" i singoli atomi di boro e azoto. Muovendosi lungo questo "lavatoio" atomico, gli elettroni si riorganizzano ancora una volta producendo più copie dei fermioni di Dirac originali.

I ricercatori possono creare ancora più cloni applicando un campo magnetico. I cloni producono uno schema intricato; la farfalla Hofstadter. Fu predetto per la prima volta dal matematico Douglas Hofstadter nel 1976 e, nonostante molti sforzi sperimentali dedicati, non più di uno sguardo sfocato è stato segnalato prima.

Oltre al descritto interesse fondamentale, lo studio di Manchester dimostra che è possibile modificare le proprietà di materiali atomicamente sottili mettendoli uno sopra l'altro. Questo può essere utile, Per esempio, per applicazioni in grafene come fotorivelatori e transistor ultraveloci, fornendo un modo per modificare le sue incredibili proprietà.

Professor André Geim, Premio Nobel e coautore del documento, disse:"Certo, è bello catturare la bella 'farfalla' che l'inafferrabilità ha tormentato i fisici per generazioni.

"Ma ancora più importante, questo lavoro mostra che ora siamo in grado di costruire un tipo principalmente nuovo di materiali impilando i singoli piani atomici in una sequenza desiderata".

Il dottor Gorbachev ha aggiunto:"Abbiamo preparato una serie di diversi materiali atomicamente sottili simili al grafene, quindi li abbiamo impilati uno sopra l'altro, un piano atomico alla volta. Tali cristalli artificiali sarebbero stati fantascienza alcuni anni fa. Ora sono realtà nel nostro laboratorio. Un giorno potresti trovare queste strutture nei tuoi gadget."

Il professor Geim ha aggiunto:"Questo è un passo importante oltre il 'semplice grafene'. Ora creiamo le basi per una nuova area di ricerca che sembra più ricca e persino più importante del grafene stesso".