Il grafene è considerato uno dei nuovi materiali più promettenti. Però, l'inserimento sistematico di atomi e molecole legati chimicamente per controllarne le proprietà è ancora una sfida importante. Ora, per la prima volta, scienziati della Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, l'Università di Vienna, la Freie Universität Berlin e l'Università Yachay Tech in Ecuador sono riuscite a verificare con precisione l'impronta spettrale di tali composti sia in teoria che in esperimento. I loro risultati sono pubblicati sulla rivista scientifica Comunicazioni sulla natura .

Il grafene bidimensionale è costituito da singoli strati di atomi di carbonio e presenta proprietà intriganti. Il materiale trasparente conduce molto bene l'elettricità e il calore. È allo stesso tempo flessibile e solido. Inoltre, la conduttività elettrica può essere continuamente variata tra un metallo e un semiconduttore mediante, per esempio., inserendo atomi e molecole legati chimicamente nella struttura del grafene, i cosiddetti gruppi funzionali. Queste proprietà uniche offrono una vasta gamma di applicazioni future come ad es. per nuovi sviluppi nell'optoelettronica o componenti ultraveloci nell'industria dei semiconduttori. Però, un uso di successo del grafene nell'industria dei semiconduttori può essere raggiunto solo se proprietà come la conduttività, le dimensioni ei difetti della struttura del grafene indotti dai gruppi funzionali possono essere già modulati durante la sintesi del grafene.

In una collaborazione internazionale, gli scienziati guidati da Andreas Hirsch della Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg in stretta collaborazione con Thomas Pichler dell'Università di Vienna hanno compiuto una svolta cruciale:utilizzando il nuovo apparato sperimentale di quest'ultimo sono stati in grado di identificare, per la prima volta, spettri vibrazionali come le impronte digitali specifiche del grafene chimicamente modificato passo dopo passo mediante diffusione della luce. Questa firma spettrale, che è stato anche teoricamente attestato, permette di determinare il tipo e il numero di gruppi funzionali in modo veloce e preciso. Tra le reazioni esaminate, era il legame chimico dell'idrogeno con il grafene. Ciò è stato attuato da una reazione chimica controllata tra acqua e particolari composti in cui sono inseriti ioni nella grafite, una forma cristallina di carbonio.

Benefici addizionali

"Questo metodo della spettroscopia Raman in situ è ​​una tecnica altamente efficace che consente di controllare la funzione del grafene in modo rapido, modo senza contatto ed estensivo già durante la produzione del materiale, " dice J. Chacon di Yachay Tech, uno dei due autori principali dello studio. Ciò consente la produzione di materiali su misura a base di grafene con proprietà di trasporto elettronico controllate e il loro utilizzo nell'industria dei semiconduttori.