Con proprietà che promettono computer più veloci, sensori migliori e molto altro ancora, il grafene è stato soprannominato il "materiale miracoloso". Ma i progressi nel produrlo su scala industriale senza comprometterne le proprietà si sono rivelati inafferrabili. Gli scienziati dell'Università di Groningen potrebbero ora aver fatto una svolta. I loro risultati saranno pubblicati sulla rivista Nano lettere .

Il grafene è un materiale speciale con cristalli dello spessore di un solo atomo. Gli elettroni lo attraversano senza quasi alcuna resistenza, e nonostante sia molto flessibile, è più forte di qualsiasi metallo. Gli scopritori del grafene, André Geim e Konstantin Novoselov, notoriamente l'hanno fatto staccando la grafite con lo scotch fino a quando non sono riusciti a isolare un singolo strato atomico:il grafene. Ha vinto loro il Premio Nobel 2010 per la Fisica.

"La sfida è trovare un substrato che non solo preservi le proprietà del grafene, ma consente anche una produzione scalabile.', dice Stefano Gottardi, Studente di dottorato presso l'Università di Groningen Zernike Institute for Advanced Materials. Un buon candidato è la deposizione chimica da vapore. Qui il calore viene utilizzato per vaporizzare un precursore del carbonio come il metano, che poi reagisce con un substrato cataliticamente attivo per formare grafene sulla sua superficie. Come substrato viene normalmente utilizzato un metallo di transizione. Però, non solo il metallo di transizione funge da supporto, ma tende anche ad interagire con il grafene ea modificare - o addirittura deteriorare - le sue eccezionali proprietà.

Ingombrante

Per ripristinare queste proprietà dopo la crescita sul metallo, il grafene deve essere trasferito su un substrato non interagente, ma questo processo di trasferimento è macchinoso e spesso introduce dei difetti. Tuttavia, molti scienziati stanno cercando di migliorare la crescita del grafene sui metalli di transizione, principalmente utilizzando un foglio di rame come substrato.

È quello che hanno fatto anche il gruppo Superfici e Film Sottili dei supervisori di Gottardi Meike Stöhr e Petra Rudolf. "Quando abbiamo analizzato un campione di grafene su rame, abbiamo fatto delle osservazioni strane', ricorda Stöhr. Le osservazioni hanno suggerito che accanto al rame fosse presente anche dell'ossido di rame. Infatti, sull'ossido di rame sembrava essersi formato un bel film di grafene, e poiché i metalli ossidati potrebbero lasciare inalterate le proprietà del grafene, questa era un'osservazione potenzialmente importante.

Il team di Groningen ha iniziato a studiare questa possibilità in modo più dettagliato. Questo è stato tre anni fa. Da allora, Gottardi e i suoi colleghi sono riusciti a far crescere con successo il grafene sull'ossido di rame. Questo risultato, insieme a una caratterizzazione approfondita delle proprietà del grafene, sarà pubblicato su Nano Letters. Il team riporta anche la notevole scoperta che il grafene sull'ossido di rame è disaccoppiato dal substrato, il che significa che conserva le sue peculiari proprietà elettroniche.

I risultati potrebbero essere di vasta portata. Stöhr:"Altri laboratori devono riprodurre i nostri risultati, e un bel po' di lavoro deve essere fatto per ottimizzare le condizioni di crescita.' Lo scenario migliore sarebbe che grandi cristalli di grafene a dominio singolo potrebbero essere coltivati ​​su ossido di rame. Se questo risulta essere il caso, dovrebbe quindi essere possibile utilizzare tecniche litografiche per realizzare tutti i tipi di dispositivi elettronici dal grafene in modo commercialmente redditizio. Un'osservazione inaspettata tre anni fa potrebbe quindi rivelarsi l'inizio di una nuova era dell'elettronica al grafene.