Gli ingegneri hanno scoperto un nuovo modo per produrre il grafene, il “materiale meraviglioso”, che potrebbe finalmente consentirgli di sfruttare al meglio il suo potenziale.
Quando fu scoperto creando un singolo strato di atomi di carbonio nel 2004, gli scienziati salutarono il materiale come una potenziale rivoluzione. È così conduttivo e così potente che gli esperti dicono che potrebbe trasformare qualsiasi cosa, dallo stoccaggio dell’energia ai dispositivi medici e all’elettronica personale.
Ma questo potenziale non è mai stato pienamente realizzato. Ciò è in parte dovuto al fatto che è difficile realizzarlo in modo pulito e su larga scala.
Uno dei problemi è che è difficile realizzarlo in modo pulito e senza impurità. Ma i ricercatori affermano che il nuovo processo consente di produrre il grafene in modo pulito e riducibile.
Lo hanno fatto lavorando per scoprire che la qualità del grafene è correlata all’ossigeno. Se c’è anche una piccola frazione di ossigeno in giro, ciò influisce notevolmente sul tasso di crescita del grafene e significa che potrebbe non essere possibile utilizzarlo.
“Abbiamo dimostrato che rimuovere quasi tutto l’ossigeno dal processo di crescita è la chiave per ottenere una sintesi di grafene CVD riproducibile e di alta qualità”, ha affermato il ricercatore capo James Hohn, della Columbia University. “Questa è una pietra miliare verso la produzione di grafene su larga scala”.
Gli ingegneri hanno tradizionalmente prodotto il grafene in due modi. Il primo utilizza nastro adesivo per staccare gli strati da un pezzo di grafite finché non diventa abbastanza sottile da poter essere utilizzato come grafene, producendo campioni puliti, ma su piccola scala che li rende impossibili da utilizzare a livello industriale.
L’altro consente una maggiore produzione ed è noto come crescita CVD. Si tratta del passaggio di un gas contenente carbonio, come il metano, su una superficie di rame a temperature incredibilmente elevate, che provoca la disintegrazione del metano e costringe gli atomi di carbonio a riorganizzarsi in uno strato di grafene.
Ciò consente loro di raggiungere dimensioni di metri. Ma soffrivano anche di problemi legati alla loro qualità affidabile.
I ricercatori hanno già scoperto che l’eventuale presenza di ossigeno in questo processo lo rallenterebbe o addirittura inciderebbe via il grafene. Da allora, gli ingegneri hanno cercato di costruire nuovi sistemi in grado di controllare l’ossigeno e impedirgli di compromettere il processo.
Ora gli scienziati affermano di aver migliorato notevolmente questo processo, consentendo al grafene di crescere più velocemente e in modo affidabile. Hanno scoperto che anche il grafene prodotto mostrava tutti i comportamenti necessari che potrebbero consentirne l’utilizzo su larga scala.
Questo lavoro è riportato in un nuovo articolo intitolato “Reproducible Graphene Synthesis by Oxygen-Free Chemical Vapor Deposition”, pubblicato sulla rivista. natura.