Il grafene è costituito da un singolo strato di atomi di carbonio. Elettronica eccezionale, termico, meccanico, e le proprietà ottiche hanno reso il grafene uno dei materiali più studiati al momento. Per molte applicazioni nell'elettronica e nella tecnologia energetica, però, il grafene deve essere combinato con altri materiali. Poiché il grafene è così sottile, le sue proprietà cambiano drasticamente quando altri materiali vengono messi a diretto contatto con esso.

Però, combinare il grafene con altri materiali a livello molecolare è difficile. Il modo in cui il grafene interagisce con altri materiali dipende non solo dal materiale scelto, ma anche su come questi materiali vengono messi in contatto con il grafene. Piuttosto che attaccare uno strato di materiale finito al grafene, gli atomi opportuni vengono portati a contatto con il grafene in modo tale da "crescere" sul grafene nella struttura cristallina desiderata.

Finora i meccanismi della crescita di altri materiali sul grafene sono rimasti spesso poco chiari. Un nuovo studio congiunto dei gruppi di ricerca del Tu Wien e dell'Università di Vienna osserva per la prima volta come l'ossido di indio cresce sul grafene. La combinazione di ossido di indio con grafene è importante, ad esempio per display e sensori. I risultati sono stati ora presentati sulla rivista scientifica Materiali funzionali avanzati .

pizza al grafene

"Come una pizza, la tecnologia del grafene non dipende solo dalla base della pizza al grafene ma anche dai suoi condimenti, " spiega Bernhard C. Bayer dell'Institute of Materials Chemistry della TU Wien, che ha condotto lo studio. "Il modo in cui questi condimenti vengono applicati al grafene è, però, determinante".

Nella maggior parte dei casi, gli atomi allo stato gassoso sono condensati sul grafene. Nel caso dell'ossido di indio, questi sono indio e ossigeno. "Ma ci sono molti parametri come la pressione di fondo, temperatura o la velocità con cui questi atomi sono diretti al grafene che influenzano drasticamente il risultato, " dice Bernhard Bayer. "E 'quindi importante sviluppare una comprensione fondamentale dei processi chimici e fisici che effettivamente avvengono. Ma per fare questo, devi guardare il processo di crescita mentre procede. "

Questo è esattamente ciò che il team di ricerca è ora riuscito a fare:per la prima volta, le singole fasi della crescita dell'ossido di indio sul grafene sono state osservate al microscopio elettronico a risoluzione atomica.

Distribuito in modo casuale o perfettamente allineato

"Ciò che è stato particolarmente interessante per noi è stata l'osservazione che, a seconda della pressione di fondo, i cristalliti di ossido di indio si dispongono casualmente sul reticolo cristallino del grafene o si incastrano perfettamente l'uno sull'altro come i mattoncini Lego. Questa differenza nella disposizione può avere un impatto importante sulle proprietà applicative dei materiali combinati, "dice Kenan Elibol, primo autore dello studio. Le nuove scoperte saranno utili per rendere più prevedibile e controllabile l'integrazione del grafene con altri materiali rispetto alle future esigenze applicative.