Non c'è dubbio che il grafene sia un materiale davvero interessante. È la sostanza più sottile mai prodotta, un foglio di atomi di carbonio dello spessore di un atomo disposti in uno schema esagonale a nido d'ape. Sebbene sia rigido come il diamante e centinaia di volte più resistente dell'acciaio, è flessibile ed estensibile. Oltre a ciò, conduce l'elettricità più velocemente a temperatura ambiente rispetto a qualsiasi altro materiale noto e può convertire la luce di qualsiasi lunghezza d'onda in corrente.

Trovare un modo per utilizzare queste proprietà si è rivelato una sfida enorme, però. L'estrema sottigliezza del grafene rende complicata e costosa la produzione in fogli di grandi dimensioni, fogli particolarmente grandi con un minimo di difetti. Inoltre, nessuno ha ideato metodi industriali efficaci per maneggiare un materiale così sottile.

Oltre a questo, uno dei maggiori punti di forza del grafene, la sua estrema conduttività, è anche uno dei suoi maggiori punti deboli. Una volta che la corrente elettrica inizia a fluire attraverso il grafene, è molto difficile accenderlo e spegnerlo, un requisito fondamentale nell'elettronica digitale. Secondo studi teorici, è possibile attivare e disattivare la conduttività del grafene se è vincolato in un canale stretto, un nanonastro di grafene. Però, la realizzazione pratica di questi nanonastri è impegnativa a causa delle loro dimensioni estremamente ridotte:la loro larghezza è di circa 100, 000 volte più piccolo del diametro di un capello umano medio.

Ora, però, almeno alcune di queste sfide potrebbero aver trovato una risposta in una recente ricerca condotta presso l'Università del Nebraska-Lincoln.

Un team di scienziati guidato da Alexander Sinitskii ha sviluppato un approccio chimico alla produzione di massa di nanonastri di grafene, un processo che può fornire una via per sfruttare la conduttività del grafene.

Sinitskii, un assistente professore di chimica con un doppio incarico nel Nebraska Center for Materials and Nanoscience dell'UNL, ha affermato che i precedenti sforzi del suo e di altri gruppi di ricerca nella creazione di nanonastri di grafene hanno seguito un approccio dall'alto verso il basso, usando la litografia e il processo di incisione per cercare di tagliare i nastri dai fogli di grafene.

Sebbene questi processi funzionino bene nell'industria dei semiconduttori, dove le caratteristiche del transistor al silicio di appena 22 nanometri (22 miliardesimi di metro) sono ricavate da grandi cristalli di silicio, non funzionano con i nanonastri di grafene, che devono essere stretti fino a 2 nanometri, ha detto Sinitskii.

Di conseguenza, lui e i suoi collaboratori hanno provato un diverso, approccio in definitiva di successo che hanno descritto nel numero del 10 febbraio di Comunicazioni sulla natura , la rivista multidisciplinare online del Nature Publishing Group.

"Invece di iniziare con un grande foglio di grafene e cercare di ridurlo a qualcosa di piccolo, l'essenza di un approccio dall'alto verso il basso, abbiamo deciso di utilizzare un approccio dal basso verso l'alto, realizzare piccoli nanonastri di grafene accoppiando molecole organiche ancora più piccole, " Ha detto Sinitskii.

"Quando sviluppi un metodo per produrre nanonastri di grafene, ci sono due problemi che devi risolvere:come fabbricare nastri molto stretti con precisione atomica e come fabbricarli in grandi quantità. Il metodo che abbiamo sviluppato risolve entrambi questi problemi. L'intero processo è fatto da chimica umida in un pallone, e, può essere facilmente ridimensionato. Possiamo fare un grammo, un chilogrammo, essenzialmente qualsiasi quantità di materiale necessaria"

La produzione di nastri di grafene su scala nanometrica è un passaggio essenziale per far funzionare la sostanza in tutti i tipi di dispositivi elettrici, Sinitskii ha detto, perché i nastri hanno proprietà elettroniche sintonizzabili.

"Stiamo testando questi nastri per applicazioni in elettronica, sensori di gas e celle solari, spesso in collaborazione con altri ricercatori UNL, " ha detto. "Il fatto che possiamo mettere a punto le proprietà elettroniche dei nanonastri di grafene modificando le condizioni sintetiche è molto vantaggioso per queste applicazioni. E per le applicazioni pratiche, è anche importante che questo nuovo metodo di sintesi dei nanonastri di grafene possa essere scalato su scala industriale".