La capacità di modulare le proprietà fisiche dell'ossido di grafene all'interno dei componenti elettronici potrebbe avere numerose applicazioni tecnologiche, Rapporto degli scienziati WPI-MANA
I fogli di ossido di grafene (GO) super-forte sono utili per ultrasottili, dispositivi nanoelettronici flessibili, e mostrano proprietà uniche tra cui fotoluminescenza e ferromagnetismo a temperatura ambiente. Tsuchiya, Terabe e Aono del World Premier International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA) del Giappone stanno sviluppando nuove tecniche che consentono loro di mettere a punto le proprietà fisiche di GO, come la conduttività, all'interno di componenti funzionanti.
La conduttività del GO è inferiore rispetto al grafene stesso a causa delle interruzioni all'interno della sua struttura di legame. Nello specifico, gli atomi di carbonio in GO mostrano una sfocatura dei livelli di energia chiamata ibridazioni sp2 o sp3. Nel normale GO, il legame nel livello sp2 è interrotto, e in caso di grave interruzione il GO diventa un isolante piuttosto che un conduttore. GO altamente ridotto (rGO), con livelli di ossigeno inferiori, ha una struttura reticolare esagonale quasi perfetta con forti legami e alta conduttività.
Regolando le percentuali dei domini sp2 e sp3 in GO, Terabe e il suo team hanno acquisito la capacità di mettere a punto i gap di banda e quindi controllare la conduttività. Gli attuali metodi per controllare i bandgap nel GO sono basati sulla chimica, caro, e non possono essere utilizzati all'interno dei componenti elettronici stessi.
Ora, il team ha ottenuto la sintonizzazione non volatile dei bandgap in GO multistrato all'interno di un transistor elettrico a doppio strato (EDLT) a stato solido. L'EDLT comprendeva GO su un substrato di vetro di silice recintato da un conduttore di protoni di zirconia. Il team ha innescato una reazione elettrochimica reversibile di riduzione e ossidazione (redox) all'interfaccia GO/zirconia applicando una tensione continua. Questo a sua volta ha causato la migrazione di protoni da GO attraverso la zirconia (vedi immagine). La reazione redox ha creato rGO, e ha causato un aumento di cinque volte della corrente nel transistor.
L'rGO ha mantenuto la conduttività per più di un mese senza ulteriori applicazioni di tensione. Rispetto ai transistor ad effetto di campo, il nuovo EDLT utilizza una tensione molto inferiore per commutare tra le fasi di accensione e spegnimento, il che significa che è molto più economico da usare. Questo nuovo metodo per la messa a punto della conduttività potrebbe portare al controllo delle proprietà ottiche e magnetiche dei componenti, con applicazioni di vasta portata.
