Il grafene va oltre, ha dimostrato una nuova forma di carbonio

Che si tratti di diamante o grafite, il carbonio esiste in varie forme, alcuni dei quali hanno proprietà davvero interessanti. Un nome soprattutto? il grafeneOvviamente. Il grafene, spesso un singolo atomo, ha proprietà elettriche (ma non limitate a) che lo rendono un candidato promettente per la tecnologia del futuro.

Nel caso del grafene, ogni atomo di carbonio è collegato ad altri tre atomi vicini, formando una struttura esagonale disposta in un reticolo a nido d’ape. Studi teorici hanno dimostrato che gli atomi di carbonio possono essere organizzati per creare altri tipi di reti, rimanendo legato ad altri tre atomi vicini. Il problema è che nessuna di queste reti è mai stata costruita fino ad ora.

Ricercatori dell’Università di Marburg in Germania e dell’Università Aalto in Finlandia Hanno scoperto una nuova rete in carbonio, atomicamente sottile come il grafene, ma composta da quadrati, esagoni e ottagoni che formano una rete ordinata. Lo studio è stato pubblicato su Science.

Utilizzando un microscopio a scansione ad alta risoluzione, hanno confermato la struttura unica e hanno scoperto che le sue proprietà elettroniche sono molto diverse da quelle del grafene. La nuova rete di bifenilene, questo è il nome del materiale, rispetto al grafene e ad altre forme di carbonio presenti proprietà metalliche. Le bande nel reticolo, larghe solo 21 atomi, si comportano come un metallo a queste dimensioni, mentre il grafene è un semiconduttore.

“Queste band potrebbero essere utilizzato come conduttore in futuri dispositivi elettronici a base di carbonio“ha affermato il professor Michael Gottfried dell’Università di Marburg. Non solo, secondo l’autore principale dello studio, Qitang Fan,” il nuovo reticolo di carbonio può anche fungere da materiale anodico superiore nelle batterie agli ioni di litio, con una capacità di stoccaggio del litio superiore a quella degli attuali materiali a base di grafene “.

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Simulazioni e analisi computerizzate hanno permesso di comprendere le proprietà elettriche del materiale ottenuto assemblare molecole contenenti carbonio su una superficie dorata estremamente liscia.

Le molecole formano catene, cioè esagoni collegati tra loro, e una successiva reazione collega queste catene insieme per formare quadrati e ottagoni. Una caratteristica importante delle catene è che sono chirali, in pratica sono identiche in tutto, tranne che una è l’immagine speculare dell’altra che non può essere sovrapposta.

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Solo catene dello stesso tipo si aggregano sulla superficie dell’oro, formando strutture ordinate, prima di collegarsi. Questo è un fatto importante, spiegano i ricercatori, per la formazione della nuova forma di carbonio poiché la reazione tra due diversi tipi di catene porta al grafene. “La nuova idea è utilizzare precursori molecolari ottimizzati per produrre bifenilene al posto del grafeneha spiegato il ricercatore Linghao Yan dell’Università Aalto.

Lo studio proseguirà con l’obiettivo di produrre fogli di materiale più grandi, in modo che il suo potenziale di applicazione possa essere approfondito e portare eventualmente alla scoperta di altre nuove reti di carbonio.

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