Monossido di grafene trovato per caso ma utile per l'hi-tech

Scoperto quasi per caso il monossido di grafene, un materiale che ha proprietà semiconduttive e potrebbe quindi rivelarsi cruciale nell'elettronica dei prossimi decenni.

Il monossido di grafene (GMO) potrebbe rivelarsi un materiale importante per l'elettronica del futuro. Grazie a una modifica chimica del grafene, ricercatori dell'Università del Wisconsin-Milwaukee (UWM) hanno creato una soluzione che potrebbe essere molto più scalabile in fase di produzione del normale grafene. Come il silicio usato nell'elettronica attuale, il GMO ha proprietà semiconduttive. Questo aspetto è decisamente importante, perché con il grafene sinora erano stati realizzati solo materiali conduttori o isolanti.

La scoperta del monossido di grafene è stata accidentale. Il team si è imbattuto in questo materiale mentre conduceva ricerche sul comportamento di un nanomateriale ibrido - nanotubi al carbonio con nanoparticelle di ossido di stagno - utile per sviluppare sensori ad alte prestazioni, efficienza e poco costosi. Durante il processo di analisi dell'esperimento, i ricercatori si sono trovati nella posizione di dover osservare più siti "di attacco", cioè quei punti dove le molecole aderivano alla superficie di nanotubi, per cui hanno srotolato il nanotubo su un foglio di grafene per avere accesso a una zona più ampia.

Questo ha indotto il team a cercare modi per realizzare grafene da un suo stretto parente, l'ossido di grafene (GO), un isolante composto da strati di grafene impilati uno sopra l'altro in un orientamento non allineato. Riscaldando il GO nel vuoto per ridurre ossigeno, gli atomi di carbonio e ossigeno sulla sua superficie anziché essere distrutti come da previsioni si sono allineati, trasformando questo materiale nel monossido di grafene (GMO) che non esiste in natura. Un risultato del tutto inatteso. "Pensavamo che l'ossigeno sarebbe scomparso e avrebbe lasciato il grafene multistrato, perciò osservare qualcosa di diverso ci ha sorpreso", ha dichiarato uno dei ricercatori.

Usando temperature elevate differenti, il team ha prodotto quattro nuovi materiali che hanno complessivamente chiamato GMO. Poiché il GMO è formato da singoli strati, il materiale potrebbe avere applicazioni in prodotti che comportano la catalisi di superficie e i ricercatori stanno esplorando l'uso di questo materiale in anodi per batterie agli ioni di litio. Il team giustamente per ora non fa previsioni e ora si sta interrogando sul motivo per cui il materiale si è riorganizzato in quel modo e quali condizioni potrebbero inficiare la formazione del GMO.