Una "nanopressa" idraulica al grafene si è dimostrata in grado di creare nuovi materiali bidimensionali esercitando un'enorme pressione sui composti sigillati tra gli strati di grafene.

Grafene, il primo materiale bidimensionale al mondo, ha una nuova proprietà da aggiungere al suo repertorio superlativo. Una nuova ricerca ha dimostrato che sigillare le molecole tra due fogli atomicamente sottili di grafene crea un'estrema pressione sulle molecole per modificare il loro stato, convertendoli in nuovi cristalli.

Il gruppo di ricerca dell'Università di Manchester, guidato dal professor Rahul Nair, pubblicato i risultati in Comunicazioni sulla natura . I risultati sorprendenti dimostrano nuovi metodi per creare materiali 2D versatili che hanno proprietà e vantaggi unici per un'ampia gamma di applicazioni.

La nano-pressa di grafene è resa possibile dalle proprietà uniche del materiale. Il grafene è più forte del diamante, che consente di esercitare una pressione estrema sulle molecole intrappolate senza rompere gli strati di grafene. I due strati sovrapposti creano anche un involucro autosigillante attorno alle molecole intrappolate per contenerle.

Le molecole racchiuse tra due strati di grafene subiscono pressioni equivalenti a 10, 000 volte la pressione dell'aria in uno pneumatico di bicicletta.

Il professor Nair ha dichiarato:"A causa di questa estrema pressione elevata e del grande confinamento delle molecole intrappolate, queste custodie in grafene agiscono efficacemente come una pentola a pressione su scala nanometrica che funziona a temperatura ambiente".

Grafene, isolato e studiato per la prima volta all'Università di Manchester nel 2004, dimostrato che i materiali bidimensionali hanno proprietà straordinarie che potrebbero cambiare il modo in cui produciamo l'elettronica, compositi, batterie e altro.

Da allora è stata scoperta un'intera famiglia di cristalli 2D, aumentare la nostra conoscenza e comprensione dei materiali atomicamente sottili oltre il grafene. Questi nuovi nanocristalli ci consentono di espandere il kit di strumenti con cui i ricercatori possono lavorare per creare i dispositivi e le applicazioni del futuro.

Questa ricerca è stata stimolata dal lavoro precedente presso il National Graphene Institute osservando cosa succede alle molecole d'acqua su scala nanometrica.

Cristalli 2D di ossido di rame, l'ossido di magnesio e l'ossido di calcio sono stati prodotti utilizzando questo nuovo approccio a temperatura ambiente che in precedenza si pensava fosse impossibile. Conversione di soluzioni saline come solfato di rame, o il cloruro di magnesio di solito richiede l'esposizione a calore e pressione intensi per creare queste reazioni. Questo nuovo metodo ottiene gli stessi risultati a temperatura ambiente tramite la pressione creata in un involucro di un nanometro tra due strati di grafene.

Dottor Vasu Siddeswara Kalangi, il primo autore del documento di ricerca ha dichiarato:"Gli effetti osservati non si limitano agli involucri di grafene; possono essere utilizzati altri cristalli 2D, pure. Il nostro studio mostra la possibilità di esplorare la chimica e la fisica ad alta pressione su scala nanometrica utilizzando la pressa idraulica al grafene".

La ricerca attuale nel campo dei materiali 2D si concentra sulla fabbricazione di eterostrutture realizzate stratificando diversi materiali atomicamente sottili e studiando vari dispositivi di eterostruttura, Per esempio, LED di dimensioni nanometriche.

Questa nuova ricerca consente inoltre agli scienziati di comprendere l'effetto delle molecole intrappolate all'interno di nuovi dispositivi eterostrutturali che potrebbero aiutare o interrompere il loro lavoro.

Nuove entusiasmanti strade si sono aperte per consentire una migliore comprensione del mondo che ci circonda su scala atomica e accelerare la commercializzazione di nuovi dispositivi a base di grafene.