L'aggiunta di idrogeno al grafene potrebbe migliorare la sua futura applicabilità nell'industria dei semiconduttori, quando il silicio si stacca. Ricercatori del Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM), all'interno dell'Institute for Basic Science (IBS) hanno recentemente acquisito ulteriori informazioni su questa reazione chimica. Pubblicato in Giornale della Società Chimica Americana , queste scoperte estendono la conoscenza della chimica fondamentale del grafene e avvicinano forse gli scienziati alla realizzazione di nuovi materiali a base di grafene.

Comprendere come il grafene può reagire chimicamente con una varietà di sostanze chimiche aumenterà la sua utilità. Infatti, il grafene ha proprietà di conduttività superiori, ma non può essere utilizzato direttamente come alternativa al silicio nell'elettronica dei semiconduttori perché non ha un bandgap, questo è, i suoi elettroni possono muoversi senza scavalcare alcuna barriera energetica. L'idrogenazione del grafene apre una banda proibita nel grafene, in modo che possa fungere da componente a semiconduttore in nuovi dispositivi.

Mentre altri rapporti descrivono l'idrogenazione dei materiali sfusi, questo studio si concentra sull'idrogenazione del grafene spesso a strato singolo ea pochi strati. Gli scienziati dell'IBS hanno utilizzato una reazione a base di litio disciolto in ammoniaca, chiamata "reazione di tipo betulla", introdurre idrogeno sul grafene attraverso la formazione di legami C-H.

Il team di ricerca ha scoperto che l'idrogenazione procede rapidamente su tutta la superficie del grafene monostrato, mentre procede lentamente e dai bordi in grafene a pochi strati. Hanno anche mostrato che difetti o bordi sono effettivamente necessari affinché la reazione si verifichi nelle condizioni utilizzate, perché il grafene incontaminato con i bordi ricoperti d'oro non subisce idrogenazione.

Utilizzando grafene a doppio e triplo strato, Gli scienziati dell'IBS hanno anche scoperto che i reagenti possono passare tra gli strati, e idrogenare ugualmente bene ogni strato. Finalmente, gli scienziati hanno scoperto che l'idrogenazione ha cambiato significativamente le proprietà ottiche ed elettriche del grafene.

"Un obiettivo primario del nostro Centro è quello di intraprendere studi fondamentali sulle reazioni che coinvolgono materiali di carbonio. Costruendo una profonda comprensione della chimica del grafene a strato singolo e a pochi strati di grafene, Sono fiducioso che potrebbero essere possibili molte nuove applicazioni dei grafeni chimicamente funzionalizzati, nell'elettronica, fotonica, optoelettronica, sensori, compositi, e altre aree, " nota Rodney Ruoff, autore corrispondente di questo articolo, Direttore CCM, e UNIST Distinguished Professor presso l'Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST).