I ricercatori dello Space and Naval Warfare Systems Center Pacific (SSC Pacific) hanno ideato un nuovo modo per contattare elettricamente il grafene con metalli liquidi piuttosto che con i tipici elettrodi rigidi come oro e argento. Utilizzando questo nuovo metodo, il team ha dimostrato una resistenza a basso contatto con un materiale di grafene paragonabile ai migliori esempi pubblicati nella letteratura scientifica, ma con vantaggi aggiuntivi come flessibilità e basso costo.

Questo sviluppo, insieme a ricerche pionieristiche sul grafene e sul rilevamento multispettrale, ha guadagnato al team di cinque ricercatori il premio regionale Far West 2016 del Federal Laboratory Consortium (FLC) nella categoria Outstanding Technology Development. SSC Pacific è il laboratorio di ricerca e sviluppo navale incaricato di garantire la superiorità di Information Warfare.

Dalla sua scoperta nel 2004, il grafene è stato considerato il materiale del futuro grazie alle sue proprietà uniche e desiderabili:leggerezza, flessibile, e un ottimo conduttore di elettricità. Il singolo strato di atomi di carbonio del grafene è un milione di volte più sottile della carta, eppure il materiale più forte conosciuto per le sue dimensioni.

Il grafene è prodotto da un processo chiamato deposizione chimica da fase vapore (CVD). Tipicamente, il grafene viene coltivato su materiale di rame durante il processo CVD, e quindi il campione di grafene-rame viene trasferito su un substrato desiderato dove il rame viene attaccato. Questo processo di incisione richiede prodotti chimici aggressivi, e spesso porta alla contaminazione del grafene, rendendolo inutilizzabile. La nuova procedura di SSC Pacific utilizza un metodo di trasferimento dell'elettrolisi più pulito che separa delicatamente il grafene dal rame attraverso bolle indotte elettricamente in un bagno d'acqua.

Membri del team SSC Pacific, in collaborazione con il College of Engineering dell'Università delle Hawaii, prendi questo grafene incontaminato e usa il galinstan (un metallo liquido non tossico) per fabbricare pulito, contatti elettrici affidabili. A causa della capacità del metallo liquido di adattarsi alle superfici, forma un migliore contatto elettrico con materiali solidi che portano solo a gradi nominali di rugosità superficiale. L'uso del metallo liquido consente ai ricercatori di SSC Pacific di fabbricare rapidamente prototipi di dispositivi, che consente loro di concentrarsi sui nuovi fenomeni.

Gli elettrodi in metallo liquido non solo rendono più efficiente la produzione di sensori a base di grafene, le caratteristiche flessibili degli elettrodi ampliano significativamente anche le potenziali applicazioni del materiale.

"Questo è speciale perché ci consente di esplorare le applicazioni in dispositivi flessibili, " ha detto Richard Ordonez, un membro del team SSC Pacific. "Per il guerriero, ciò significa un flessibile, materiale trasparente e ottico."

Il premio FLC ha anche riconosciuto la ricerca pionieristica del gruppo sul grafene e il rilevamento multispettrale; i ricercatori hanno dimostrato, per la prima volta, che il grafene può essere combinato con circuiti integrati per rilevare segnali elettromagnetici, il che significa che esiste il potenziale per prodotti a base di grafene che sono in grado di passare tra visibili, infrarossi, e modalità di radiofrequenza.

Prendere, Per esempio, gli occhiali per la visione notturna che il team del grafene sta lavorando per sviluppare. Invece della versione ingombrante che esiste oggi, che ha una visione periferica scarsa e una capacità a infrarossi limitata, gli occhiali del futuro sarebbero fatti di grafene. sarebbero leggeri, conformarsi al viso dell'utente per una gamma completa di visione, ed essere sintonizzabile per lavorare in una varietà di spettri.

Altre applicazioni navali della tecnologia potrebbero includere sensori di prossima generazione, antenne riconfigurabili, e abbigliamento e attrezzatura leggeri, incluso materiale mimetico per annullare attivamente i segnali in arrivo. Molteplici sono anche le opportunità per usi commerciali del materiale, in particolare nel mercato dei wearable.

I membri del team insigniti del premio includono Nick Kamin, Dottor James Adleman, Cody Hayashi, Riccardo Ordonez, e il dottor Carlos Torres.

Descrizioni più dettagliate dei progressi scientifici alla base del premio possono essere trovate in un articolo pubblicato su Transazioni IEEE su dispositivi elettronici .

Ulteriore ricerca sul grafene SSC Pacific sul funzionamento dual-mode dei transistor a elettroni caldi a base di materiale 2D è stata recentemente pubblicata in Rapporti scientifici della natura .