Gli scienziati dell'UCL hanno spiegato per la prima volta il mistero del perché il nastro adesivo sia così utile per la produzione di grafene.

Lo studio, pubblicato in Materiale avanzato , utilizzato supercomputer per modellare il processo attraverso il quale i fogli di grafene vengono esfoliati dalla grafite, il materiale in matite.

Il grafene è noto per essere il materiale più resistente al mondo, leggero e con straordinarie prestazioni elettriche, proprietà termiche e ottiche. Non sorprende, offre molti vantaggi per l'applicazione commerciale.

Esistono vari metodi per esfoliare il grafene, compreso il famoso metodo del nastro adesivo sviluppato dal premio Nobel Andre Geim. Tuttavia, fino ad ora si sapeva poco su come funziona il processo di esfoliazione del grafene mediante nastro adesivo.

Gli accademici dell'UCL sono ora in grado di dimostrare come i singoli fiocchi di grafite possono essere esfoliati per creare strati spessi di un atomo. Rivelano anche che il processo di spellatura di uno strato di grafene richiede il 40% in meno di energia rispetto a quello di un altro metodo comune chiamato shearing. Si prevede che ciò avrà impatti di vasta portata per la produzione commerciale di grafene.

"Il metodo del nastro adesivo funziona come staccare le scatole delle uova con un movimento verticale, è più facile che tirarne uno orizzontalmente sull'altro quando sono ordinatamente impilati, " ha spiegato il professor Peter Coveney, Direttore del Center for Computational Science (UCL Chemistry).

"Se si taglia, poi vieni trattenuto da questa configurazione del cartone delle uova. Ma se sbucci, puoi separarli molto più facilmente. L'adesivo in polimetilmetacrilato sul tradizionale nastro adesivo è ideale per raccogliere il bordo del foglio di grafene in modo che possa essere sollevato e staccato, " ha aggiunto il professor Coveney.

La grafite si trova naturalmente, la sua struttura cristallina di base è costituita da pile di fogli piatti di atomi di carbonio fortemente legati in uno schema a nido d'ape. I numerosi strati di grafite sono legati tra loro da interazioni deboli e possono facilmente scorrere per grandi distanze l'uno sull'altro con poco attrito a causa della loro superlubrificazione.

Gli scienziati dell'UCL hanno simulato un esperimento condotto nel 2015 presso il Lawrence Berkeley Laboratory di Berkeley, California, che ha utilizzato uno speciale microscopio con risoluzione atomica per vedere come i fiocchi di grafene si muovono su una superficie di grafite.

I risultati del supercomputer corrispondevano alle osservazioni di Berkeley, mostrando che c'è meno movimento quando gli atomi di grafene si allineano perfettamente con gli atomi sottostanti.

"Nonostante la grande quantità di ricerche condotte sul grafene dalla sua scoperta, è chiaro che fino ad ora la nostra comprensione del suo comportamento su una scala di lunghezza atomica era molto scarsa, " spiega il dottorando Robert Sinclair (UCL Chemistry).

"L'unico motivo per cui il materiale è difficile da usare è perché è difficile da realizzare. Anche adesso, una dozzina di anni dopo la sua scoperta, le aziende devono applicare metodi di nastro adesivo per separarlo, come fecero i Laureati per scoprirlo; difficilmente un processo hi-tech e industrialmente semplice da implementare. Ora siamo in grado di aiutare gli sperimentatori a capire come distinguerlo, o farlo su ordinazione. Ciò potrebbe avere grandi implicazioni in termini di costi per l'industria emergente del grafene, ", ha detto il professor Coveney.