Il grafene monostrato trova applicazioni pratiche in molti campi, grazie alle sue proprietà intrinseche desiderabili. Però, queste proprietà possono anche limitarne le potenzialità. L'aggiunta di atomi estranei può aiutare, ma richiede un controllo preciso. Ora, ricercatori della Corea del Sud hanno inventato una metodologia semplice per ottenere un controllo preciso sull'integrazione di atomi estranei con il grafene, sviluppo di eterostrutture composite a base di grafene che possono essere utilizzate per immagazzinare energia a basso costo e fabbricare ultrasottili, elettronica indossabile.

Pochi materiali hanno rubato le luci della ribalta come il grafene. Dalla sua scoperta, il grafene è diventato il punto di riferimento per quasi tutte le tecnologie là fuori, grazie alle sue eccezionali proprietà come l'elevata superficie, stabilità chimica, ed elevata resistenza meccanica ed elasticità. Però, nonostante le sue applicazioni apparentemente illimitate, il potenziale del grafene rimane sottoutilizzato a causa di diversi fattori, in particolare il suo spessore di un singolo atomo, inerzia chimica, e la mancanza di un gap energetico.

Un modo per superare queste limitazioni è integrare il grafene con altri materiali, come metalli, isolanti, e semiconduttori, per formare strutture composite con proprietà desiderabili. Ad esempio, i ricercatori stanno aggiungendo ossidi metallici al grafene per creare nanostrutture monostrato di grafene/ossido di metallo (GML/MONS) che hanno proprietà fisiche e chimiche migliorate. Però, depositare strati uniformi di ossidi metallici sul grafene senza disturbare le caratteristiche dello strato di grafene è estremamente impegnativo.

In un nuovo studio pubblicato su Nano energia , un team di scienziati dei materiali della Corea del Sud ha ora sviluppato GML/MONS utilizzando una tecnica a bassa temperatura nota come deposizione elettrochimica, in cui sono cresciute nanostrutture di ossido di metallo esclusivamente sui siti di difetto nativi del grafene. Hanno raggiunto questo obiettivo immergendo uno strato di grafene spesso un atomo in una soluzione precursore di ossido di metallo. Regolando il tempo di deposizione, gli scienziati sono stati in grado di depositare con precisione l'ossido di metallo sul monostrato di grafene, creazione di strutture composite con proprietà uniche nel processo. "Monostrati di grafene integrato con ossido di metallo con densità inferiori (≤30 μg/cm ² ) presentano meno difetti, considerando che quelli con densità più elevate hanno caratteristiche sinergiche, " spiega il professor Sungwon Lee del Daegu Gyeongbuk Institute of Science &Technology (DGIST), Corea del Sud, che faceva parte del gruppo di ricerca.

Controllando lo spessore e la densità dell'ossido di metallo, gli scienziati hanno sviluppato ossido di cobalto ad alta densità di energia (Co ₃ oh ₄ )/micro-supercondensatori basati su GML che potrebbero essere utilizzati come fonte di alimentazione, e fotoresistenze ultrasottili a base di ossido di zinco (ZnO)/GML che possedevano un'eccellente flessibilità e vestibilità.

Gli scienziati sono entusiasti delle prospettive future della loro nuova metodologia. "Questa nuova classe di eterostrutture potrebbe essere adottata per la fabbricazione di dispositivi di conversione e accumulo di energia non tossici e a basso costo, nonché per lo sviluppo di dispositivi ultrasottili, leggero, e dispositivi skin-mount che possono essere integrati con sistemi di monitoraggio della salute in tempo reale, " commenta il prof. Lee.

I risultati del team aprono la strada allo sviluppo di biocompatibili, durevole, ecologico, e materiali ultraleggeri a base di grafene.