Ricercatori finlandesi e taiwanesi hanno scoperto come il grafene, uno strato di carbonio sottile come un atomo, possono essere forgiati in oggetti tridimensionali utilizzando la luce laser. Un'illustrazione sorprendente è stata fornita quando i ricercatori hanno fabbricato una piramide con un'altezza di 60 nm, che è circa 200 volte più grande dello spessore di un foglio di grafene. La piramide era così piccola che si sarebbe adattata facilmente a una singola ciocca di capelli. La ricerca è stata sostenuta dall'Accademia di Finlandia e dal Ministero della scienza e della tecnologia della Repubblica di Cina.

Il grafene è un parente stretto della grafite, che consiste di milioni di strati di grafene e si trova nelle comuni punte delle matite. Dopo che il grafene è stato isolato per la prima volta nel 2004, i ricercatori hanno imparato a produrlo e maneggiarlo regolarmente. Il grafene può essere utilizzato per realizzare dispositivi elettronici e optoelettronici, come i transistor, fotorivelatori e sensori. In futuro, probabilmente vedremo un numero crescente di prodotti contenenti grafene.

"Chiamiamo questa tecnica forgiatura ottica, poiché il processo assomiglia alla forgiatura dei metalli in forme 3D con un martello. Nel nostro caso, un raggio laser è il martello che forgia il grafene in forme 3D, " spiega il professor Mika Pettersson, che ha guidato il team sperimentale presso il Centro di nanoscienze dell'Università di Jyväskylä, Finlandia. "La bellezza della tecnica è che è veloce e facile da usare; non richiede ulteriori prodotti chimici o lavorazioni. Nonostante la semplicità della tecnica, inizialmente siamo rimasti molto sorpresi quando abbiamo osservato che il raggio laser induceva cambiamenti così sostanziali sul grafene. Ci è voluto un po' per capire cosa stava succedendo".

"All'inizio, siamo rimasti sbalorditi. I dati sperimentali semplicemente non avevano senso, "dice il dottor Pekka Koskinen, chi era responsabile della teoria. "Ma gradualmente, da una stretta interazione tra esperimenti e simulazioni al computer, l'attualità delle forme 3D e del loro meccanismo di formazione ha iniziato a diventare chiara."

"Quando abbiamo esaminato per la prima volta il grafene irradiato, ci aspettavamo di trovare tracce di specie chimiche incorporate nel grafene, ma non siamo riusciti a trovarne. Dopo alcuni controlli più accurati, abbiamo concluso che si tratta di difetti puramente strutturali, piuttosto che il doping chimico, che sono responsabili di tali cambiamenti drammatici sul grafene, " spiega il professore associato Wei Yen Woon di Taiwan, che ha guidato il gruppo sperimentale che ha effettuato la spettroscopia fotoelettronica a raggi X presso l'impianto di sincrotrone.

Il nuovo grafene 3-D è stabile e ha proprietà elettroniche e ottiche che differiscono dal normale grafene 2-D. Il grafene otticamente forgiato può aiutare nella fabbricazione di architetture 3D per dispositivi basati su grafene.