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Nuove proprietà per il grafene

Una nuova scoperta sulle proprietà del grafene lo rende ancora più promettente per la realizzazione dei dispositivi elettronici del futuro. Il materiale, costituito da uno strato monoatomico di carbonio (vedi Galileo), è da anni una delle molecole più studiate da fisici e ingegneri elettronici in cerca di un sostituto ai semiconduttori di silicio. Ora, un gruppo di ricercatori dell’Università della California (Berkeley) e del Lawrence Berkeley National Laboratory ha osservato che il grafene, se generato sotto determinate condizioni di tensione, sviluppa delle nanobolle in cui gli elettroni si comportano come se si trovassero in un fortissimo campo magnetico.

Lo studio, pubblicato su Science, rappresenta un passo in avanti nella conoscenza di questo materiale e del suo possibile utilizzo per la realizzazione di sistemi a semiconduttori.La nuova proprietà è stata scoperta generando un foglio di grafene sulla superficie di un cristallo di platino, così da dargli una struttura tridimensionale deformata, come se fosse stato tirato in tre diverse direzioni. A questo punto i ricercatori hanno osservato nel materiale la formazione di piccolissime bolle (da 4 a 10 nanometri) all’interno delle quali gli elettroni si comportano in modo “bizzarro”. 

All’interno delle bolle, infatti, gli elettroni si raggruppano in livelli quantizzati di energia, invece di disporsi in bande energetiche, come avviene nel normale grafene. “I livelli di energia – ha spiegato Michael Crommie, professore di fisica presso l’ateneo statunitense – sono identici a quelli che un elettrone occuperebbe se si stesse muovendo in circolo in un campo magnetico molto intenso, fino a 300 tesla, ossia trenta volte quello generato negli apparecchi per le risonanze magnetiche”. 

Per i ricercatori, l’osservazione di questo fenomeno getta nuova luce su come controllare il moto degli elettroni nel grafene, e quindi su come modificare le sue proprietà elettriche deformandolo. “Il controllo del movimento degli elettroni è l’aspetto più importante di ogni dispositivo elettronico”, ha aggiunto Cromie: “Potendo decidere dove si raggruppano gli elettroni e con quale livello energetico, dovremmo riuscire a gestire le proprietà conduttive, ottiche e delle microonde del grafene, rendendolo così estremamente  adatto per le diverse applicazioni ingegneristiche-elettroniche”.

Riferimento: DOI: 10.1126/science.1191700

(immagine: nanobolla di grafene; credit: Lawrence Berkeley National Laboratory)

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