I ricercatori della Rice University hanno modellato un sandwich su nanoscala, il primo in quello che sperano diventi una gastronomia molecolare per gli scienziati dei materiali.

La loro ricetta mette due fette di grafene dello spessore di un atomo attorno a nanocluster di ossido di magnesio che danno il super-forte, materiale conduttivo espanse proprietà optoelettroniche.

Lo scienziato dei materiali di riso Rouzbeh Shahsavari e i suoi colleghi hanno costruito simulazioni al computer del composto e hanno scoperto che avrebbe offerto caratteristiche adatte al rilevamento molecolare sensibile, catalisi e bio-imaging. Il loro lavoro potrebbe aiutare i ricercatori a progettare una gamma di ibridi personalizzabili di strutture bi e tridimensionali con molecole incapsulate, ha detto Shahsavari.

La ricerca appare questo mese sulla rivista della Royal Society of Chemistry Nanoscala .

Gli scienziati sono stati ispirati da esperimenti altrove in cui varie molecole sono state incapsulate usando le forze di van der Waals per unire i componenti. Lo studio guidato da Rice è stato il primo ad adottare un approccio teorico per definire le proprietà elettroniche e ottiche di uno di quei campioni "fatti", ossido di magnesio bidimensionale in grafene a doppio strato, ha detto Shahsavari.

"Sapevamo se c'era un esperimento già eseguito, avremmo un ottimo punto di riferimento che renderebbe più facile verificare i nostri calcoli, consentendo così un'espansione più affidabile dei nostri risultati computazionali per identificare le tendenze delle prestazioni oltre la portata degli esperimenti, "Ha detto Shahsavari.

Il grafene da solo non ha band gap, la caratteristica che rende un materiale un semiconduttore. Ma l'ibrido sì, e questo gap di banda potrebbe essere sintonizzabile, a seconda dei componenti, ha detto Shahsavari. Le proprietà ottiche migliorate sono anche sintonizzabili e utili, Egli ha detto.

"Abbiamo visto che mentre questa singola scaglia di ossido di magnesio assorbe un tipo di emissione di luce, quando era intrappolato tra due strati di grafene, ha assorbito un ampio spettro. Potrebbe essere un meccanismo importante per i sensori, " Egli ha detto.

Shahsavari ha detto che la teoria del suo gruppo dovrebbe essere applicabile ad altri materiali bidimensionali, come nitruro di boro esagonale, e otturazioni molecolari. "Non esiste un unico materiale che possa risolvere tutti i problemi tecnici del mondo, " ha detto. "Si tratta sempre di realizzare materiali ibridi per sinergizzare le migliori caratteristiche di più componenti per svolgere un lavoro specifico. Il mio gruppo sta lavorando su questi materiali ibridi modificandone i componenti e le strutture per affrontare nuove sfide".