Grafene, scienziati aggiungono atomi “estranei” e migliorano proprietà

Abstract grafico (credito: DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106274 | Nano Energy)

Un team di ricercatori ha aggiunto atomi “estranei” al grafene per ampliarne le proprietà. Si tratta di un metodo, quello di aggiungere atomi di altri materiali al grafene, difficile da mettere in atto in quanto c’è bisogno di un controllo preciso della stessa integrazione degli atomi estranei.
Il team coreano c’è riuscito. Ora potrebbe aprirsi una nuova strada per applicazioni del grafene quali quelle relative allo stoccaggio di energia a basso costo nonché quelle relative ai settori dell’elettronica indossabile e ultrasottile.

Il potenziale del grafene, infatti, in alcuni casi può restare limitato a causa di diversi fattori tra cui l’inerzia chimica e lo stesso spessore incredibilmente piccolo (un singolo atomo).
Proprio per superare queste difficoltà i ricercatori hanno pensato di aggiungere altri materiali al grafene tra cui alcuni metallici, altri isolanti e semiconduttori. Un esempio consiste nell’aggiunta di ossidi metallici onde creare delle nanostrutture monostrato di grafene/ossido di metallo (GML/MONS). Queste nuove strutture presentano, infatti, proprietà chimiche e fisiche notevolmente migliorate.

È quello che hanno fatto i ricercatori che hanno pubblicato i risultati dei propri studi su Nano Energy.[1] Gli scienziati hanno usato una tecnica nota come deposizione elettrochimica, che si attua a bassissime temperature, per ottenere nanostrutture di ossido di metallo solo in quei punti in cui c’erano difetti nativi del grafene. Si tratta di un processo di deposizione dello stesso ossido di metallo sul monostrato di grafene di estrema precisione, unico per sua natura.

Sungwon Lee, ricercatore del DGIST, spiega: “Monostrati di grafene integrato con ossido di metallo con densità inferiori (≤30 μg/cm 2) possiedono meno difetti, mentre quelli con densità più elevate hanno caratteristiche sinergiche”.
Con questo metodo hanno potuto per esempio sviluppare dei micro supercondensatori basati su ossido di cobalto ad alta densità energetica.

In generale le prospettive future di questa nuova tecnologia per rendere il grafene ancora più efficiente sembrano entusiasmanti. Gli stessi ricercatori pensano che il metodo potrebbe essere utilizzato per costruire nuovi dispositivi per la conversione e per l’accumulo di energia che non risultino tossici (come lo sono per l’ambiente le batterie) e per la creazione di nuovi dispositivi ultrasottili, leggeri ed indossabili o applicabili direttamente sulla pelle, caratteristiche molto interessanti soprattutto per il campo dei biosensori.

Note e approfondimenti

  1. Multifunctional Metal‐oxide Integrated Monolayer Graphene Heterostructures for Planar, Flexible, and Skin‐mountable Device Applications – ScienceDirect (IA) (DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106274)

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285521005292

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