Gli scienziati che studiano strati sottili di fosforo hanno scoperto proprietà sorprendenti che potrebbero aprire la porta a celle solari e LED ultrasottili e ultraleggeri.

Il team ha utilizzato del nastro adesivo per creare strati spessi di un singolo atomo, chiamato fosforene, nello stesso modo semplice della scoperta del grafene, vincitrice del premio Nobel.

A differenza del grafene, il fosforene è un semiconduttore, come il silicio, che è la base dell'attuale tecnologia elettronica.

"Poiché il fosforene è così sottile e leggero, crea possibilità per realizzare molti dispositivi interessanti, come LED o celle solari, " ha affermato il ricercatore capo Dr Yuerui (Larry) Lu, dell'Università Nazionale Australiana (ANU).

"Mostra proprietà di emissione di luce molto promettenti".

Il team ha creato il fosforene usando ripetutamente del nastro adesivo per staccare strati sempre più sottili di cristalli dalla forma cristallina nera del fosforo.

Oltre a creare semiconduttori molto più sottili e leggeri del silicio, il fosforene ha proprietà di emissione luminosa che variano ampiamente con lo spessore degli strati, che consente molta più flessibilità per la produzione.

"Questa proprietà non è mai stata riportata prima in nessun altro materiale, " ha detto il dottor Lu, dall'ANU College of Engineering and Computer Science, il cui studio è pubblicato sulla rivista seriale Nature Luce:scienza e applicazioni .

"Cambiando il numero di strati possiamo controllare strettamente il band gap, che determina le proprietà del materiale, come il colore del LED che farebbe.

"Puoi vedere abbastanza chiaramente al microscopio i diversi colori del campione, che ti dice quanti strati ci sono, " ha detto il dottor Lu.

Il team del dottor Lu ha scoperto che il gap ottico per il fosforene monostrato era di 1,75 elettronvolt, corrispondente alla luce rossa di una lunghezza d'onda di 700 nanometri. Man mano che venivano aggiunti più strati, il gap ottico è diminuito. Ad esempio, per cinque strati, il valore del gap ottico era di 0,8 elettronvolt, una lunghezza d'onda infrarossa di 1550 nanometri. Per strati molto spessi, il valore era di circa 0,3 elettronvolt, una lunghezza d'onda del medio infrarosso di circa 3,5 micron.

Il comportamento del fosforene in strati sottili è superiore al silicio, ha detto il dottor Lu.

"Gli stati superficiali del fosforene sono ridotti al minimo, a differenza del silicio, i cui stati superficiali sono gravi e impediscono che venga utilizzato in uno stato così sottile".