Le proprietà elettroniche del grafene possono essere modificate in modo specifico allungando il materiale in modo uniforme, dicono i ricercatori dell'Università di Basilea. Questi risultati aprono le porte allo sviluppo di nuovi tipi di componenti elettronici.

Il grafene è costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale. Il materiale è molto flessibile e ha eccellenti proprietà elettroniche, rendendolo attraente per numerose applicazioni, in particolare componenti elettronici.

I ricercatori guidati dal professor Christian Schönenberger presso lo Swiss Nanoscience Institute e il Dipartimento di Fisica dell'Università di Basilea hanno ora studiato come le proprietà elettroniche del materiale possono essere manipolate mediante stiramento meccanico. Per fare ciò, hanno sviluppato una sorta di rastrelliera con cui allungano in modo controllato lo strato atomicamente sottile di grafene, misurando le sue proprietà elettroniche.

Panini sulla griglia

Gli scienziati hanno prima preparato un "sandwich" comprendente uno strato di grafene tra due strati di nitruro di boro. Questa pila di strati, dotato di contatti elettrici, è stato posizionato su un supporto flessibile.

I ricercatori hanno quindi applicato una forza al centro del sandwich dal basso utilizzando un cuneo. "Questo ci ha permesso di piegare la pila in modo controllato, e per allungare l'intero strato di grafene, " ha spiegato l'autore principale Dr. Lujun Wang.

"Allungare il grafene ci ha permesso di modificare in modo specifico la distanza tra gli atomi di carbonio, e quindi la loro energia di legame, " ha aggiunto il dott. Andreas Baumgartner, che ha supervisionato l'esperimento.

Stati elettronici alterati

I ricercatori hanno prima calibrato l'allungamento del grafene utilizzando metodi ottici. Hanno quindi utilizzato misurazioni del trasporto elettrico per studiare come la deformazione del grafene modifica le energie elettroniche. Le misurazioni devono essere eseguite a meno 269°C affinché le variazioni di energia diventino visibili.

"La distanza tra i nuclei atomici influenza direttamente le proprietà degli stati elettronici nel grafene, " ha detto Baumgartner, riassumendo i risultati. "Con uno stiramento uniforme, solo la velocità e l'energia dell'elettrone possono cambiare. Il cambiamento di energia è essenzialmente il "potenziale scalare" previsto dalla teoria, che ora siamo stati in grado di dimostrare sperimentalmente."

Questi risultati potrebbero portare, Per esempio, allo sviluppo di nuovi sensori o nuovi tipi di transistor. Inoltre, il grafene funge da sistema modello per altri materiali bidimensionali che negli ultimi anni sono diventati un importante argomento di ricerca in tutto il mondo.