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Grafene, nuovi metodi di sintesi

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Grafene, la forma bidimensionale cristallina del carbonio, è la promessa per l’industria elettronica. Su di esso gli elettroni viaggiano quasi alla velocità della luce, circa 100 volte più velocemente che sul silicio. Dal grafene ci si aspettano transistor e chip di memoria ad altissime prestazioni.

Tuttavia ci sono degli ostacoli che impediscono l’uso industriale come materiale high-tech. "Per poter sfruttare pienamente le qualità elettroniche del grafene in applicazioni tecnologiche occorre in primo luogo sviluppare un metodo per ottenere su larga scala pellicole uniformi di un singolo strato di questo materiale su un substrato non conduttore", spiega Yuegang Zhang, ricercatore in scienza dei materiali presso il Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) e co-autore dell’articolo apparso sulla rivista Nano Letters.

I metodi attualmente in uso per la fabbricazione, che si basano sulla separazione magnetica o sulla ricottura in condizioni di vuoto ultraspinto, sono poco indicati per la produzione su grande scala. D’altra parte, i film di grafene ottenuti per deposizione da soluzione e per riduzione chimica non raggiungono standard qualitativi soddisfacenti.

Con gli studi condotti dagli scienziati del Berkeley Lab’s Molecular Foundry si compie un significativo passo in avanti per il raggiungimento di questo obiettivo grazie al nuovo metodo di deposizione chimica da vapore (CVD) per sintetizzare singoli strati di grafene su un substrato di dielettrico. In particolare, la metodica sfrutta la decomposizione di idrocarburi in presenza di catalizzatori su sottili strati di rame pre-depositati su un substrato dielettrico. Gli strati di rame vengono successivamente fatti evaporare, lasciando come prodotto finale un singolo strato di grafene sulla superficie del dielettrico.

"Il nostro risultato è molto importante per le nuove applicazioni soprattutto perché questa tecnica di deposizione è già ampiamente utilizzata nell’industria dei semiconduttori", ha concluso Zhang. "Inoltre, possiamo apprendere molte cose sulla crescita del grafene sulla superficie di un catalizzatore metallico osservando l’evoluzione dei film dopo l’evaporazione del rame. Ciò rappresenta un buon punto di partenza per l’ulteriore controllo del processo e per ottenere le proprietà e le conformazioni desiderate da questi film". Il tutto a vantaggio dell’industria dei semiconduttori, garantiscono gli scienziati. 

Riferimenti: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl9037714

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