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NANOTECNOLOGIE/ Se il doping è sul grafene, l’effetto è spettacolare

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Il grafene, materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio disposti a formare esagoni, ha scatenato un enorme interesse per la sua alta mobilità elettronica, grande flessibilità meccanica e particolari caratteristiche ottiche. Si stanno recentemente sviluppando dispositivi a base di grafene come elettrodi trasparenti, celle solari, fotorivelatori ultra veloci e fototransistor. La dispersione lineare del grafene e l'assenza di un band gap, con le sue proprietà di doping insolite, lo rendono un materiale di straordinario potenziale nell’applicazione per dispositivi optoelettronici.

I produttori dopano chimicamente il silicio per regolare le sue caratteristiche semiconduttive; ma c’è una svolta scientifica interessante, riportata dalla rivista della Società Chimica Americana (ACS – American Chemical Society), cioè il doping del grafene tramite la «plasmonica»: questa rappresenta una delle discipline principali all'interno della cosiddetta nano-ottica, cioè dello studio dell'interazione tra la luce visibile e la materia nanostrutturata. Ciò potrebbe facilitare la creazione istantanea di circuiti sul grafene, modellato con antenne plasmoniche, le quali possono essere considerate come una versione ridotta di un'antenna per onde radio: le dimensioni devono essere di poche decine o centinaia di nanometri (miliardesimi di metro) al fine di soddisfare condizioni di risonanza con la lunghezza d'onda della radiazione visibile; inoltre possono manipolare la luce e iniettare elettroni nel materiale per modificare la conducibilità.

«Una delle motivazioni principali per la ricerca sul grafene è sempre stata l'elettronica», ha detto Nordlander, professore di fisica e astronomia e di ingegneria elettrica e computazionale della Rice University; «le persone che conoscono il silicio, sanno che l'elettronica è possibile, perché questo elemento può essere p- e n- drogato e noi stiamo imparando come questo può essere eseguito sul grafene. Il doping del grafene è un parametro fondamentale per lo sviluppo dell’elettronica basata su questo materiale. Ora non si possono acquistare dispositivi elettronici basati sul grafene, ma non c'è dubbio che i produttori stanno facendo molti sforzi, perché ha un grande potenziale».

I ricercatori hanno studiato molte strategie per il doping del grafene, compreso attaccare molecole organiche o metalliche al suo reticolo esagonale: renderlo selettivamente e reversibilmente suscettibile al doping sarebbe come avere una lavagna di grafene su cui il circuito può essere scritto e cancellato a piacimento, a seconda dei colori, angoli o polarizzazione della luce che lo colpisce. La possibilità di attaccare nanoantenne plasmoniche al grafene offre proprio questa possibilità.



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