Sensori di luce al grafene per foto ancora migliori

Il grafene potrebbe essere alla base dei sensori di luce e dei sistemi di visione notturna del futuro. Secondo i ricercatori del MIT quando questo materiale (uno strato di atomi di carbonio in ordine esagonale altamente legati) è investito da energia luminosa è in grado di produrre una corrente elettrica in modi definiti "insoliti". Questo effetto di generazione di corrente era stato osservato anche in passato, ma i ricercato pensavano (sbagliando), che fosse dovuto a un effetto fotovoltaico.

Al MIT hanno invece rilevato che la luce su un foglio di grafene - trattato in modo da avere due regioni con differenti proprietà elettriche - crea una differenza di temperatura che a sua volta genera corrente.

Atomi di carbonio in ordine esagonale, ecco il grafene

Quando è illuminato da un laser il grafene si riscalda in modo incoerente. Gli elettroni del materiale, che trasportano corrente, sono riscaldati dalla luce, ma il reticolo di nuclei di carbonio che forma la struttura portante del grafene rimane freddo. È questa differenza di temperatura all'interno del materiale che produce il flusso di elettricità. Questo meccanismo, chiamato "risposta hot carrier", è davvero inusuale.

Questo comportamento era stato osservato in passato sia a temperature bassissime (misurate in millesimi di grado sopra lo zero assoluto) sia quando il materiale era investito da un'intensa energia di un laser ad alta potenza. Questa risposta del grafene è stata tuttavia riscontrata con vasta gamma di temperature fino a quella ambiente e con una luce non più intensa di quella di quella del sole.

Secondi ricercatori del MIT la ragione di questa insolita risposta termica deriva dal fatto che il grafene è il materiale più resistente conosciuto. Nella maggior parte dei materiali gli elettroni super riscaldati trasferirebbero energia al reticolo che li circonda. Nel caso del grafene, tuttavia, questo è veramente difficile da fare, poiché è richiesta un'energia molto elevata per far vibrare il proprio reticolo di nuclei di carbonio – quindi pochissimo calore degli elettroni è trasferito a quel reticolo.

Poiché il fenomeno è del tutto nuovo, le sue applicazioni sono difficili da prevedere. Il grafene potrebbe essere alla base di un buon sensore di luce, in quanto capace di produrre una corrente in modi differenti rispetto ad altri materiali usati per rilevare la luce. Chissà che non finisca in macchine fotografiche o altri dispositivi. È inoltre "in grado di rilevare in un intervallo di energia molto ampio", secondo Jarillo-Herrero, un ricercatore dell'Istituto di Boston.

Per esempio, funziona molto bene in luce infrarossa, che invece può essere difficile da gestire per altri rivelatori. Questa proprietà potrebbe renderlo un componente importante anche per i sistemi di visione notturna, e per rivelatori avanzati per nuovi telescopi astronomici. Infine potrebbe essere utilissimo per creare nuovi sistemi più efficienti per la raccolta dell'energia solare.