Finora si è rivelato molto difficile convertire le promesse del materiale miracoloso grafene in applicazioni pratiche. Amedeo Bellunato, dottorato di ricerca candidato presso l'Istituto di chimica di Leiden, ha sviluppato un metodo per tagliare il grafene in frammenti più piccoli usando un coltello diamantato. Può quindi costruire nanostrutture dai frammenti. dottorato di ricerca difesa 11 dicembre.

Il grafene è una struttura a nido d'ape di atomi di carbonio dello spessore di un solo atomo. Dopo la sua scoperta nel 2004, sembrava essere il materiale di base ideale per le applicazioni delle nanotecnologie:è super resistente ed è un ottimo conduttore sia di calore che di elettricità. Nel 2013 l'UE ha lanciato il Graphene Flagship, un programma di ricerca con un budget di un miliardo di euro per sviluppare applicazioni come celle solari più efficienti, LED, batterie e tutti i tipi di sensori.

Però, nella sua tesi, Bellunato afferma che realizzare tali nanostrutture è ancora un processo produttivo estremamente complesso che non si presta bene alla produzione in serie. Anche, si è dimostrato quasi impossibile funzionalizzare chimicamente il grafene in modo selettivo, cioè per collegare altri elementi chimici, come atomi di ossigeno o azoto, ai bordi di una nanostruttura di grafene. È importante essere in grado di farlo per trasformare il grafene in un nanomateriale versatile con molteplici applicazioni.

Panino al grafene

Ispirato da esperimenti precedenti, Bellunato ha deciso di adottare un approccio diverso, ovvero prendere un sandwich di plastica e metallo con uno strato di grafene nel mezzo, e di tagliarlo letteralmente in frammenti. Lo fa usando un microtomo, un coltello diamantato in grado di tagliare frammenti con precisione nanometrica.

All'avanguardia del sandwich, una pulizia perfetta, un bordo di grafene dello spessore di un atomo è esposto, a cui altri atomi o molecole possono essere collegati per via chimica. La fetta di grafene può anche essere collegata a una corrente elettrica, trasformandolo in una cella elettrochimica. Questo può essere paragonato al rivestimento elettrochimico di un metallo, ma poi su scala nanometrica, poiché solo il bordo del grafene è rivestito. Bellunato è stato anche in grado di costruire un sandwich di nanopori e nanogaps di grafene utilizzando strisce microscopiche.

È stato anche possibile realizzare una cosiddetta giunzione a tunnel. Ciò avviene tra due conduttori elettrici, quando si trovano a pochi nanometri l'uno dall'altro in un punto particolare. Una minuscola corrente può quindi fluire tra i due conduttori. Poiché il flusso di energia è molto sensibile alla distanza tra i conduttori, questo effetto tunnel costituisce la base per tutti i tipi di sensori estremamente sensibili.

Bellunato:"Questo svincolo in galleria non è nuovo. Si tratta di affinare la tecnica, e poi dovrebbe avere applicazioni pratiche entro cinque anni circa." La tecnica non convenzionale che ha sviluppato non sarà utilizzata principalmente nei prodotti di consumo, lui si aspetta, ma piuttosto in strumenti di ricerca avanzata.