Dott. Richard Ordonez, uno scienziato di nanomateriali presso lo Space and Naval Warfare Systems Center Pacific (SSC Pacific), l'anno scorso aveva dolori di stomaco. Così inizia la storia della scoperta accidentale che il miele, sì, il sottoprodotto delle api:è un efficace, sostituto non tossico per la manipolazione delle caratteristiche di corrente e tensione del grafene.

Il compagno di laboratorio e amico di Ordonez, Cody Hayashi, gli ha regalato del miele comprato in negozio come regalo di Natale e un antinfiammatorio per il suo stomaco, e Ordonez lo teneva vicino alla sua postazione di lavoro per l'uso quotidiano. Un giorno in laboratorio, il duo stava studiando vari materiali dielettrici che potevano usare per fabbricare un transistor al grafene. Primo, il team ha cercato di utilizzare l'acqua come dielettrico top-gate per manipolare la conduttività elettrica del grafene. Questo approccio non ha avuto successo, così procedettero con varie composizioni di zucchero e acqua deionizzata, un altro elettrolita, che ha comunque portato a prestazioni trascurabili. Fu allora che il miele catturò l'attenzione di Ordonez, e fu realizzata una scoperta scientifica accidentale.

La scoperta è dettagliata in un articolo su Nature Rapporti scientifici , in cui il team descrive come il miele produce un doppio strato elettrico di dimensioni nanometriche all'interfaccia con il grafene che può essere utilizzato per bloccare il trasporto ambipolare del grafene.

"Come dielettrico top-gate, l'acqua è troppo conduttiva, quindi siamo passati allo zucchero e all'acqua deionizzata per controllare la composizione ionica nella speranza di poter ridurre la conduttività, " Ordonez ha spiegato. "Tuttavia, l'acqua zuccherata non ha funzionato neanche per noi perché, come dielettrico del cancello, c'era ancora troppa corrente di dispersione. Per frustrazione, letteralmente a pochi centimetri da me c'era il miele che Cody aveva comprato, quindi abbiamo deciso di gettare il miele sul grafene per agire come dielettrico top-gate - ho pensato che forse il miele avrebbe imitato i gel dielettrici di cui ho letto in letteratura. Con nostra sorpresa, tutti dicevano che non avrebbe funzionato, ci abbiamo provato e lo ha fatto".

Ordonez, Hayashi, e un team di ricercatori di SSC Pacific, in collaborazione con l'Università delle Hawaii a Mānoa, hanno sviluppato nuovi dispositivi al grafene come parte di uno sforzo finanziato dalla Navy Innovative Science and Engineering (NISE) per dotare la Marina di leggero, dispositivi flessibili a base di grafene che possono essere utilizzati come sensori di nuova generazione e dispositivi indossabili.

"Tradizionalmente, i transistor a gate elettrolitico sono realizzati con materiali in gel ionico, "Hayashi ha detto. "Ma devi essere abile con i processi per sintetizzarli, e possono essere necessari diversi mesi per capire la ricetta corretta necessaria affinché questi gel funzionino nell'ambiente. Alcuni dei liquidi sono tossici, quindi la sperimentazione deve essere condotta in un ambiente ad atmosfera controllata. Il miele è completamente diverso:si comporta in modo simile a questi materiali molto più sofisticati, ma è sicuro, poco costoso, e più facile da usare. Il miele era un passaggio intermedio verso l'utilizzo di gel ionici, e possibilmente un sostituto per determinate applicazioni."

Ordonez e Hayashi immaginano la versione a base di miele dei prodotti di grafene utilizzata per la prototipazione rapida di dispositivi, poiché i dispositivi possono essere creati rapidamente e facilmente riprogettati in base ai risultati. Invece di dover passare mesi a sviluppare i materiali prima ancora di iniziare a incorporarli nei dispositivi, l'utilizzo del miele consente al team di avviare i test iniziali senza attendere costose apparecchiature di fabbricazione.

Ordonez vede anche un uso per tali prodotti nella scienza, tecnologia, sforzi di sensibilizzazione in ingegneria e matematica (STEM), poiché il miele non è tossico e potrebbe essere utilizzato per insegnare agli studenti il ​​grafene.

Quest'ultima innovazione e pubblicazione è il seguito della scoperta del gruppo dello scorso anno secondo cui i metalli liquidi possono essere utilizzati al posto di elettrodi rigidi come oro e argento per contattare elettricamente il grafene. Questo, insieme alla ricerca sul grafene e sulla rilevazione multispettrale, gli è valso il premio regionale Far West del Federal Laboratory Consortium nella categoria Outstanding Technology Development.

SSC Pacific è il laboratorio di ricerca e sviluppo navale responsabile di garantire la superiorità di Information Warfare per i combattenti, comprese le aree del cyber, comando e controllo, intelligenza, sorveglianza e ricognizione, e sistemi spaziali.