(Phys.org) —Gli scienziati hanno scoperto un materiale che ha le stesse straordinarie proprietà elettroniche del grafene 2-D, ma in una robusta forma 3D che dovrebbe essere molto più facile da modellare in dispositivi elettronici come transistor molto veloci, sensori ed elettrodi trasparenti.

Il materiale, arseniuro di cadmio, viene esplorato in modo indipendente da tre gruppi, uno dei quali comprende ricercatori dell'Università di Oxford, SLAC, Stanford e Lawrence Berkeley National Laboratory che hanno descritto i loro risultati in un articolo pubblicato il 25 maggio in Materiali della natura .

"Ora sempre più persone realizzano il potenziale nella scienza e nella tecnologia di questo particolare materiale. Questo crescente interesse promuoverà rapidi progressi nel campo, compresa l'esplorazione del suo utilizzo in dispositivi funzionali e la ricerca di materiali simili, " ha detto Yulin Chen dell'Università di Oxford, che ha condotto la ricerca.

Il lavoro del gruppo si basa sui suoi studi precedenti su un composto di bismuto di sodio che imita anche il grafene ma si trasforma in polvere se esposto all'aria. Entrambi i composti erano stati previsti dai coautori Zhong Fang e Xi Dai, fisici teorici dell'Accademia cinese delle scienze, che ha suggerito che l'arseniuro di cadmio, che viene utilizzato in rilevatori e sensori, fornirebbe le stesse proprietà in una forma molto più stabile.

La loro previsione si è rivelata corretta, disse Zhongkai Liu, il primo autore del paper e uno studente laureato al SIMES, lo Stanford Institute for Materials and Energy Sciences presso SLAC. "La stabilità ambientale dell'arseniuro di cadmio ci consente di esplorarlo in modo molto sistematico, e facilita lo studio, " Egli ha detto.

Il grafene è un foglio di atomi di carbonio dello spessore di un atomo staccato da un pezzo di grafite, che è familiare come la mina delle matite. Uno dei suoi tratti distintivi è lo strano comportamento dei suoi elettroni:quando sono confinati in questo sottile strato di atomi regolarmente spaziati, queste particelle leggere agiscono come se non avessero alcuna massa. Ciò consente loro di sfrecciare attraverso il materiale molto più velocemente del solito. Gli scienziati che per primi hanno isolato il grafene nel 2004 hanno ricevuto il premio Nobel per la fisica; e da allora i ricercatori hanno corso per esplorarne le proprietà e trovarne usi pratici.

Una di queste ricerche è stata quella di trovare materiali simili al grafene che siano tridimensionali, e quindi molto più facile da trasformare in dispositivi pratici. Altre due collaborazioni internazionali con sede all'Università di Princeton e a Dresda, Germania, hanno anche perseguito l'arseniuro di cadmio come una possibilità. Uno ha pubblicato un articolo sui suoi risultati nel numero del 7 maggio di Comunicazioni sulla natura , e l'altro ha pubblicato un articolo inedito sul server di prestampa arXiv.

Il gruppo di Chen ha prodotto campioni di arseniuro di cadmio a Oxford e li ha testati presso la Diamond Light Source nel Regno Unito e presso l'Advanced Light Source del Berkeley Lab.

"Pensiamo che questa famiglia di materiali possa essere un buon candidato per l'uso quotidiano, "Chen ha detto, "e stiamo lavorando con i teorici per vedere se ci sono materiali ancora migliori là fuori. Inoltre, possiamo usarli come piattaforma per creare ed esplorare stati della materia ancora più esotici; quando apri una porta, scopri che ci sono molte altre porte dietro di esso."

Il team di ricerca includeva Zhi-Xun Shen, professore allo SLAC ea Stanford e consulente dello SLAC per la scienza e la tecnologia; Zahid Hussain, scienziato senior presso il Berkeley Lab; e altri ricercatori del SIMES, Laboratorio di Berkeley, Università di Oxford, Università Fudan di Shanghai, l'Accademia cinese delle scienze e Diamond Light Source. Il lavoro è stato parzialmente finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti Office of Science e dal programma Mesodynamic Architectures della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).