Un gruppo di scienziati della National Research Nuclear University MEPhI (Russia) e una serie di università straniere hanno sviluppato una tecnologia industriale per la purificazione del grafene, che ha una maggiore stabilità sotto l'influenza dei radicali liberi dell'ossigeno aggressivi. Questa scoperta è di cruciale importanza per lo sviluppo della nanoelettronica.

Il grafene è un film di carbonio cristallino con lo spessore di un atomo. Grazie alle sue caratteristiche uniche (proprietà elettroniche speciali, alta conducibilità, trasparenza per la luce, una capacità di allungamento meccanico e altri), il grafene è un materiale promettente e molto richiesto nella nanoelettronica.

La produzione di vari dispositivi nanoelettronici comporta l'applicazione di un rivestimento polimerico sul grafene e la successiva rimozione. I resti di quel rivestimento "inquinano" il grafene, riducendo la mobilità dei portatori di carica al suo interno. Diversi metodi di trattamento (ricottura termica, stripping al plasma e solventi chimici) possono rimuovere i residui di polimero, ma peggiorano la qualità del grafene. Per esempio, ozono, che ha un'elevata reattività, è comunemente usato. Però, sotto l'influenza dell'ozono, non solo i residui polimerici vengono distrutti, ma i difetti compaiono nel grafene, che porta al deterioramento delle sue caratteristiche. Gli scienziati di MEPhI sono riusciti a ottenere grafene con un'elevata stabilità all'ozonizzazione utilizzando la sublimazione ad alta temperatura del carburo di silicio (SiC). Il grafene ottenuto mantiene il contatto con l'ozono per più di 10 minuti, mentre il grafene ordinario perde le sue proprietà in soli tre o quattro minuti in tali condizioni. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Carbonio .

Scienziati greci, Francia e Svezia hanno contribuito. Con l'aiuto della modellazione al computer, gli esperti sono stati in grado di determinare le ragioni per cui il SiC-grafene ha aumentato la stabilità sotto l'impatto dei radicali liberi dell'ossigeno aggressivi. La stabilità anormale del nuovo grafene si è rivelata associata alla bassa rugosità del grafene epitassiale sul substrato di SiC (l'epitassia è un accumulo naturale di un materiale cristallino sulla superficie di un altro).

"Si è riscontrato che il solito grafene 'ruvido' è più vulnerabile a causa della presenza di aree convesse; queste aree mostrano un'elevata reattività alla formazione di gruppi epossidici, che ne distruggono l'integrità, " ha detto Konstantin Katin, Assistant Professor del Dipartimento di Fisica della Materia presso il MEPhI Institute of Nanotechnology in Electronics, fotonica, e Spintronica. "I risultati mostrano che il processo tecnologico per la produzione di grafene industriale con caratteristiche migliorate può comportare la nanofabbricazione del grafene a base di carburo di silicio con la sua successiva ozonizzazione. L'ozonizzazione stessa è un modo efficace per eliminare il grafene ottenuto in qualsiasi modo. L'unico la limitazione delle tecniche di purificazione ha a che fare con la possibile rugosità del foglio di grafene:dovrebbe essere praticamente perfettamente liscio, " ha detto Mikhail Maslov, Professore Associato del Dipartimento di Fisica della Materia.

La scoperta degli scienziati diventerà una base per le tecnologie per purificare il grafene industriale di alta qualità con caratteristiche elettroniche stabili.