Un team di ricercatori ha amplificato le proprietà elettriche del grafene 3D controllandone la curvatura.

"La nostra ricerca ha mostrato per la prima volta la conservazione e la degradazione del trasporto dissipativo ultrabasso degli elettroni di Dirac sulla superficie curva 3-D, " disse Yoichi Tanabe, autore principale dello studio.

Il grafene è un materiale a strato atomico 2-D, a forma di favi, che possiede un eccellente impianto elettrico, chimico, termico, e proprietà meccaniche per una vasta gamma di applicazioni come semiconduttori, batterie elettriche, e compositi.

Fogli di grafene impilati insieme formano la grafite che costituisce la mina delle nostre matite. Però, mettere insieme il grafene significa che perde le sue proprietà elettroniche 2-D.

Un modo per superare questo problema è separare i fogli di grafene con pori pieni d'aria, come una spugna, su scala nanometrica e trasformarli in una struttura tridimensionale. Questo amplifica le proprietà del grafene per scopi pratici.

Ma farlo non è privo di sfide; la conversione del grafene 2-D in grafene 3-D introduce difetti del cristallo e una serie di altri problemi che fanno perdere le sue caratteristiche desiderabili. Poco si sa su come la superficie curva degradi le proprietà di trasporto elettrico del grafene e se questo sia il motivo per cui il grafene perde i suoi fermioni di Dirac.

Il team di ricerca ha cercato di indagare su questo prendendo un singolo, Foglio di grafene 2-D e piegandolo in una struttura 3-D con una struttura bicontinua e porosa aperta.

La struttura, con un raggio di curvatura fino a 25-50 nanometri, mantenuto bene le proprietà elettroniche di base del grafene 2-D. Nel frattempo, il movimento degli elettroni sulla curvatura 3-D ha potenziato la diffusione degli elettroni che aveva avuto origine dagli effetti della curvatura intrinseca. Infatti, la curvatura su nanoscala fornisce un nuovo grado di libertà per manipolare i comportamenti elettronici del grafene per le proprietà elettriche emergenti e uniche del grafene 3-D.