Un nuovo centro presso la Rice University e la Pennsylvania State University studierà, in collaborazione con l'industria, lo sviluppo di rivestimenti bidimensionali sottili come un atomo per una varietà di usi.

Il Centro per i rivestimenti multifunzionali atomicamente sottili, alias ATOMIC, è uno degli oltre 80 centri del programma di ricerca cooperativa industria/università istituiti dalla National Science Foundation (NSF) per incoraggiare la collaborazione scientifica tra il mondo accademico e l'industria. È l'unico centro NSF dedicato allo sviluppo di rivestimenti 2-D avanzati.

L'obiettivo è identificare materiali sottili come un atomo che risolvono le sfide scientifiche e tecnologiche fondamentali nella corrosione, ossidazione, abrasione, attrito, indossare, conversione e stoccaggio dell'energia. I partner prevedono di sviluppare tecniche per la sintesi e la deposizione su larga scala di rivestimenti multifunzionali.

Gli scienziati dei materiali Jun Lou e Pulickel Ajayan dirigeranno lo sforzo della Rice. Entrambi sono esperti in materiali bidimensionali come il grafene, bisolfuro di molibdeno e nitruro di boro, che sono al centro della ricerca mondiale. Ajayan è presidente e presidente associato Lou del dipartimento di scienza dei materiali e nanoingegneria dell'università.

I rivestimenti multifunzionali proteggerebbero ciò che ricoprono, ma anche aggiungere valore assumendo compiti aggiuntivi, ha detto Lou. Per esempio, un rivestimento che protegga l'interno di un pozzo petrolifero dalla corrosione potrebbe anche essere un sensore in grado di rilevare un possibile degrado della struttura.

I ricercatori vedono potenziali partnership con i produttori del vetro, polimero, settore automobilistico, elettronica, infrastrutture civili e industrie marittime. Lou ha detto che la posizione di Rice a Houston, il centro dell'economia energetica della nazione, renderà più conveniente la collaborazione con compagnie petrolifere e del gas interessate allo sviluppo di nuovi rivestimenti antivegetativi e anticorrosione.

Lou ha definito "sbalorditiva" l'importanza economica dei rivestimenti e ha affermato che anche i progressi incrementali avranno un impatto maggiore.

"Ci sono tre caratteristiche importanti per me, " Lou ha detto. "Il primo è che è guidato dall'industria. Lavoriamo già su problemi fondamentali, ma il centro ci darà accesso a partner del settore che ci terranno aggiornati su quali applicazioni sono più importanti per loro.

"Il secondo è il trasferimento di tecnologia. Svilupperemo una tecnologia che speriamo possa essere utilizzata direttamente nelle loro applicazioni reali.

"Il terzo è lo streaming della forza lavoro, " ha detto. "I nostri studenti lavoreranno direttamente con i ricercatori del settore, quindi alla fine acquisiranno molta familiarità con i processi delle aziende e potrebbero essere assunti rapidamente."

Ajayan ha detto che la fama di Rice nella scienza dei materiali lo rende naturale per un tale centro. "Collaboriamo da anni con Penn State e siamo stati tra i primi gruppi a iniziare a lavorare su materiali 2-D, " ha detto. "Ma mentre molte persone stavano indagando su cose come il grafene, Penso che siamo stati i primi a fare ricerca orientata alle applicazioni".

"Questo centro è una combinazione di fondamentali, ricerca universitaria con tech-pull da un consorzio di aziende interessate a risolvere problemi del mondo reale che coinvolgono le regioni superficiali e vicine alla superficie dei componenti, " disse Edwin "Ned" Thomas, il William e Stephanie Sick Dean della George R. Brown School of Engineering di Rice e uno scienziato dei materiali. "Tutto, dal trattamento dell'interno dei tubi per ridurre al minimo l'erosione/corrosione al miglioramento delle capacità di trasferimento del calore delle superfici calde coinvolte nelle reazioni ad alta temperatura, è sul nostro radar".

L'NSF contribuisce al finanziamento iniziale durante una fase iniziale di cinque anni per incoraggiare le partnership a lungo termine tra l'industria, università e governo. I membri uniscono i loro fondi per condurre ricerche precompetitive a beneficio di interi settori.

Ajayan è Benjamin M. di Rice e Mary Greenwood Anderson Professor in Engineering e professore di scienza dei materiali, nanoingegneria e chimica. Lou è un professore di scienza dei materiali e nanoingegneria. Maurizio Terrones, professore di fisica, professore di chimica e professore di scienza e ingegneria dei materiali, e Joshua Robinson, assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali e membro della facoltà di Corning, guiderà il centro ATOMIC a Penn State.