Tre Università della California, Gli ingegneri di Riverside fanno parte del team che ha recentemente ricevuto una sovvenzione di quasi 1,7 milioni di dollari dalla National Science Foundation per caratterizzare, analizzare e sintetizzare una nuova classe di materiali per pellicole ultrasottili che potrebbero migliorare le prestazioni dell'elettronica personale, dispositivi optoelettronici e sistemi di conversione dell'energia.

La squadra è guidata da Alexander Balandin, Cattedra presidenziale dell'Università della California in Ingegneria elettrica e informatica e presidente fondatore del programma di scienza e ingegneria dei materiali presso il Bourns College of Engineering di UC Riverside. Altri membri del team sono Roger Lake, un professore dell'Università di Riverside, Alessandro Chitun, un professore di ricerca UC Riverside, e Tina Salguero, un assistente professore presso l'Università della Georgia.

Il progetto punta su una nuova classe di materiali, materiali denominati van der Waals, ed eterostrutture realizzate con tali materiali. I materiali ultrasottili possono essere costituiti da un solo piano atomico, che spiega il termine materiali "bidimensionali". Il progetto indagherà nuovi dispositivi elettrici, ottico, e fenomeni termici in tali materiali ed eterostrutture.

La ricerca dovrebbe produrre nuove tecniche di sintesi dei materiali e consentire applicazioni pratiche di materiali a film ultrasottili negli interruttori elettronici, rilevatori ottici, elaborazione delle informazioni a bassa potenza e conversione diretta dell'energia. I nuovi dispositivi implementati con i film ultrasottili dei materiali van der Waals hanno il potenziale per un'alta velocità e una bassa dissipazione di energia.

L'interesse per i materiali bidimensionali è stato stimolato dal successo dell'ultimo materiale bidimensionale noto come grafene:un singolo piano atomico di atomi di carbonio. Le attività di ricerca sul grafene hanno portato all'osservazione di nuovi interessanti fenomeni fisici e hanno portato a numerose proposte di applicazioni pratiche del grafene, compreso il miglioramento delle prestazioni di qualsiasi cosa, dallo smartphone alle batterie alle racchette da tennis.

La conduzione elettrica e termica del grafene differisce sostanzialmente da quella dei materiali tridimensionali sfusi convenzionali. La conduttività termica insolitamente elevata del grafene è stata scoperta a UC Riverside da un gruppo guidato da Balandin. L'eccezionale proprietà di conduzione del calore di questo materiale bidimensionale sta attualmente trovando la sua strada per applicazioni pratiche nella gestione termica.

Ciascun membro del team finanziato dalla NSF coprirà diversi aspetti della ricerca e dell'applicazione dei materiali van der Walls.

Balandin condurrà la caratterizzazione dei materiali, fabbricazione e test sperimentali di nanodispositivi, Lake eseguirà la prima analisi teorica principale e simulazione al computer delle proprietà di nuovi materiali e dispositivi. Khitun progetterà circuiti e sistemi basati su materiali bidimensionali ed eterostrutture atomiche. Salguero sintetizzerà nuovi materiali utilizzando approcci chimici.