Ricercatori del MIT individuano un'alternativa al grafene

Ricercatori del MIT individuano un'alternativa al grafene

Il grafene, pur godendo di interessanti proprietà, manca di una banda proibita naturale: i ricercatori del MIT stanno individuando una famiglia di materiali che possa colmare questa lacuna

di Andrea Bai pubblicata il , alle 12:21 nel canale Scienza e tecnologia
 

Il grafene è ormai da molto tempo oggetto di una vivace ricerca in tutti i principali laboratori privati ed atenei del mondo, ed addirittura in Cina è diventata una priorità supportata dal governo. Si tratta di un materiale di cui abbiamo avuto modo di parlare spesso su queste pagine e che, in virtù della sua elevata mobilità elettronica, viene considerato come uno tra i più promettenti eredi del silicio per la realizzazione di componenti elettronici.

Il grafene manca però di una banda proibita naturale (ovvero l'intervallo di energia, interdetto agli elettroni, compreso tra la banda di valenza e la banda di conduzione), ed è per questo motivo che un gruppo di ricercatori del MIT e dell'Harvard University sostiene che la strada del grafene non sia quella corretta, andando a ricercare invece materiali composti che abbiano le stesse proprietà del grafene in aggiunta ad una banda proibita naturale e sembra abbiano individuato nel NiHITP - Nickel exa-immino-trifenilene una famiglia di materiali promettenti.

Il NiHITP, come il grafene, si autoassembla in strutture esagonali che possono impilarsi in strati molteplici, con le aperture a nido d'ape che si allienano perfettamente lasciando spazi di due nanometri attraverso la pila di strati. Mircea Dinca, professore di chimica presso il MIT, spiega: "Proprio come la grafite può essere esfoliata in grafene, il nostro materiale può essere esfoliato in fogli singoli. Rispetto agli strati di grafene, i nostri strati dovrebbero essere regolabili tramite modifiche chimiche controllate, che altereranno le proprietà elettroniche in maniera sistematica".

Ufficialmente il nuovo materiale è chiamato Ni3(HITP)2 dal momento che lega tre atomi di nickel con due molecole organiche di HITP, ma il NiHITP è il primo di una famiglia di materiali con banda proibita naturale le cui funzioni elettroniche possono essere regolate in maniera specifica su scala atomica.

"Non abbiamo ancora misurato la sua banda proibita, ma è più grande di 0. La banda proibita del grafene è 0, che non lo rende adatto, così com'è, come semiconduttore. Una delle cose su cui stiamo lavorando ora è di realizzare grandi fogli di questo materiale per poter misurare la sua banda proibita e meglio caratterizzare le sue proprietà elettroniche e quindi di realizzare componenti con esso. Queste sono le nostre sfide immediate. E dal momento che c'è davvero molto margine per la regolabilità, non vedo davvero limitazioni se non quella di produrre più materiale. Abbiamo già vari altri relativi materiali bidimensionali che dovrebero tutti avere proprietà elettroniche leggermente differenti, che è la nostra prossima direzione ovvero un analogo metallo-organico del grafene che sia regolabile".

Invece di introdurre impurità o difetti nel NiHITP tramite la tecnica del drogaggio, come avviene con i tradizionali semiconduttori, il nuovo materiale può essere "costruito" con accuratezza a livello atomico regolando così le sue capacità in modo tale da favorire specifiche proprietà elettroniche ed eventualmente anche proprietà ottiche.

"Il nostro materiale è ben definito fino al livello atomico. Questo è il punto: invece di affidarci ai difetti, che non sono compresi fino in fondo e non è possibile controllarli in maniera davvero adeguata, stiamo cercando un materiale le cui proprietà sono modulate intrinsecamente mediante i suoi componenti molecolari. Lo assembliamo da zero, molecola per molecola" ha sottolineato Dinca.

I ricercatori lavoreranno per cercare di realizzare una famiglia di materiali con differenti formulazioni degli elementi di base le cui proprietà vengono regolate per specifiche applicazioni, incluse ad esempio la realizzazione di celle solari capaci di catturare differenti lunghezze d'onda della luce, supercondensatori con elevata capacità di stoccaggio, isolanti topologici oppure ancora dispositivi quantistici basati sull'effetto Hall. Il progetto di ricerca è finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli USA e dal Center for Excitonics del MIT.

9 Commenti
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DKDIB07 Maggio 2014, 12:53 #1
Ok... ma come si pronuncia?
"Ni-frì-îtp-ciù"?

AAA: nome commerciale cercasi.
CrapaDiLegno07 Maggio 2014, 13:31 #2
Originariamente inviato da: DKDIB
Ok... ma come si pronuncia?
"Ni-frì-îtp-ciù"?

AAA: nome commerciale cercasi.


Nickelene?

Tutto sta nella complessità di sintetizzare queste molecole e dai materiali che servono.
Il grafene è sotto mega studio non solo per le sue capacità conduttive, ma anche per il fatto che è disponibile ovunque e ha un costo (materiale) pari a zero.
PhoEniX-VooDoo07 Maggio 2014, 13:39 #3
probabilmente tra qualche settimana saltera fuori che il grafene puo essere usato per trovare una soluzione alternativa al grafene

perche il grafene serve a tutto, sapetelo!
Rubberick07 Maggio 2014, 13:53 #4
Questo perchè quando dicevo in facoltà che ora è tutto solo ricerche di fisica sullo stato solido prima ancora di configurazioni spinte la gente mi diceva che ero in errore... va va.. c'e' roba che il silicio se lo mangia a colazione.. e che a breve costerà davvero poco..
Rubberick07 Maggio 2014, 13:54 #5
Originariamente inviato da: PhoEniX-VooDoo
perche il grafene serve a tutto, sapevatelo!


fixed
pincapobianco07 Maggio 2014, 14:53 #6
mi chiedo sempre perché tali scoperte non vengono mai fatte nelle università di Catanzaro o di Potenza
C.po!07 Maggio 2014, 15:05 #7
Originariamente inviato da: Rubberick
fixed


Sappiatelo!

refixed!
Ciao9007 Maggio 2014, 17:49 #8
Come ha giustamente detto CrapaDiLegno prima, la forza del grafene sta nell'essere una forma allotropica del Carbonio, ovvero l'elemento più comune sulla terra e il terzo in tutto l'universo.
La grande diffusione ed evoluzione della tecnologia a Silicio è da ricercare soprattutto nella grande disponibilità del silicio e nella sua facile reperibilità.
Il carbonio è super abbondante, di facile ed economica reperibilità e la produzione di carbonio ad altissima purezza per le industrie troverà nei prossimo decennio una richiesta ed un mercato a dir poco immenso ( Elettronica Digitale ed analogica, Nanotubi in Carbonio e ben altro ancora) che permetterà al carbonio puro di costare pochissimo.
Di certo, la ricerca del MIT su materiali progettati appositamente è molto interessante e con risvolti notevoli, ed è importante che sia fortemente finanziata e che altri centri di ricerca in tutto il mondo inizino ad interessarsi alla cosa (a dire il vero, già altri stavano studiando in tutto il mondo la cosa), ma senza ridurre l'attuale sforzo scientifico sul grafene, anzi .... altrimenti sarebbe un errore gravissimo, anche perché il grafene è in studio da decenni e sono notevoli i passi fatti anche dal punto di vista delle tecnologie industriali, questi nuovi materiali sono solo alle prime fasi di studio...
P.s
Con il grafene si farà di tutto, un giorno anche un surrogato del caffè
aled197408 Maggio 2014, 12:05 #9
dai pochi ricordi scolasitici però non mi sembra tanto allettante un composto aromatico di questo tipo, anzi, io ci starei lontano

ciao ciao

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