I nanofogli di ossido di grafene sono sottoposti a una pressione molto elevata quando la distanza tra gli strati viene ridotta dal trattamento termico. Lo spessore di un nanofoglio è di circa 1 nm. (1 =0,1 nm =0,0000001 mm) Credito:Ryo Ohtani
Il grafene è un foglio di carbonio dello spessore di un solo atomo, e ha attirato l'attenzione mondiale come nuovo materiale. Un gruppo di ricerca dell'Università di Kumamoto, Il Giappone ha scoperto che la pressione può essere generata semplicemente impilando nanofogli di ossido di grafene, un materiale che ricorda da vicino il grafene. Hanno anche scoperto che la pressione può essere aumentata riducendo la distanza tra gli strati attraverso il trattamento termico. È un approccio innovativo per applicare un'alta pressione senza utilizzare un'enorme quantità di energia.
Il Premio Nobel per la Fisica 2010 è stato assegnato a due scienziati, André Geim e Konstantin Novoselov, per esperimenti innovativi sul grafene. Il materiale in carbonio è molto sottile, forte, flessibile, e ha un'elevata conduttività elettrica. I nanofogli di grafene ossidato hanno molti gruppi funzionali di ossigeno nella parte anteriore e posteriore del grafene, e ricerche precedenti hanno dimostrato che se diversi strati di nanofogli di grafene ossidati vengono trattati termicamente, la distanza tra gli strati si riduce man mano che i gruppi funzionali dell'ossigeno vengono eliminati.
Ciò ha portato i ricercatori della Kumamoto University, Giappone a considerare che riducendo la distanza tra gli strati dei nanofogli di ossido di grafene, potrebbe consentirne l'uso come compressore che applica pressione a una sostanza racchiusa tra i fogli. Per misurare la pressione tra i nanofogli, hanno usato materiali molecolari che cambiano lo stato elettrico degli ioni metallici in risposta alla pressione (fenomeno di spin crossover). Hanno osservato un cambiamento di stato elettrico delle nanoparticelle di ferro avvolgendo il materiale e misurando il fenomeno del crossover di spin tra nanofogli di ossido di grafene.
Man mano che la distanza tra gli strati si riduce, la pressione tra gli strati aumenta. Ciò significa che il valore della pressione può essere regolato dalla temperatura di trattamento termico. La pressione massima misurata dai ricercatori era 38 x 10 6 Pa (101, 300 Pa a pressione atmosferica, o circa 375 atm). Inoltre, hanno scoperto che la pressione non si verifica a meno che i nanofogli non siano correttamente impilati.
"Esistono diversi esempi di materiali speciali che causano compressione semplicemente avvolgendoli o avvolgendoli, simile ai nostri risultati qui, ", ha affermato l'assistente professore Ryo Ohtani dell'Università di Kumamoto, che ha condotto lo studio. "Ma, per quanto ne sappiamo, questo nanofoglio di grafene è il primo esempio al mondo con la possibilità di regolare la pressione applicata semplicemente modificando la temperatura del trattamento termico. Ci aspettiamo che questo "nano-compressore" porti a nuovi sviluppi in campi come la chimica dei materiali o la fisica. Tanto più che questa tecnica produce alte pressioni che normalmente non si possono ottenere senza aggiungere una grande quantità di energia."
