L’azienda britannica National Physica Laboratory affiancata da scienziati internazionali ha dimostrato che grafene e polimeri particolari sono in grado di dar vita ad elemento con proprietà elettriche che possono essere facilmente controllate dalla luce. Questo composto viene utilizzato per una nuova generazione di dispositivi optoelettronici che stanno venendo sottoposti ad esperimenti.
Alcune informazioni sul Grafene
Il grafene in un singolo strato di atomi viene utilizzato per applicazioni su etero strutture di semiconduttori sempre più spesso. Negli ultimi sviluppi e progressi è stato utilizzato in transistor ad alta frequenza analogica e con resistenza quantistica standard, ma esperimenti stanno ancora avvenendo per misurare il quantum della resistenza elettrica. Uno dei lati positivi del grafene è la sua stabilità, le sue proprietà si mantengono per giorni a temperatura ambiente.
Gli strati della struttura
Si ha del grafene epitassiale su carburo di silicio e combinato con due polimeri: un distanziatore con stabilità e uno strato foto attivo in grado di fornire accettori potenti quando viene esposto alla luce UV. I polimeri sono in grado di mantenere viva la “memoria di luce” e conservano quindi le proprietà fino a quando non xi interrompe la memoria a causa del riscaldamento.
Potenzialità ed applicazioni per il futuro
Il grafene è un elemento che non ha volume e la sua intera struttura viene esposta all’ambiente, in tal modo riesce a rispondere a qualsiasi molecola gli capiti di toccare. I polimeri possono tradurrete informazioni provenienti dall’ambiente e influenzare il comportamento del grafene stesso. Può essere utilizzato per la produzione di sensori in grado di captare fumo, gas tossici e qualunque altra molecola. Il grafene è un elemento altamente eccitante per i sensori in grado di rilevare le singole molecole. Si ottengono così due sostanziali vantaggi: la possibilità di trovare molecole specifiche ed identificarle, ma anche di proteggere gli ambienti dalla contaminazione di questi stessi. L’unione di questi elementi stratificati potrebbe diventare in futuro un elemento, un materiale elettronico, per realizzare circuiti integrati a stato solido sottoponibili alla luce, in particolare ai raggi UV, e utilizzarli in quelle aree dove è necessario rimodulare la densità dei vettori.
Migliorie apportabili alla struttura a strati
Nonostante l’utilizzo di questi materiali insieme fornisca già ottimi risultati si possono ulteriormente migliorare facendo uno strato doppio di grafene. La NPL prevede di utilizzare questa composizione anche nella realizzazione di sensori sensibilizzati ad uno specifico stimolo che porta al cambiamento del grafene. Gli esperimenti effettuati fino ad ora hanno dimostrato che il composto, chiamiamolo così, offre una possibilità tecnologica che può avere un vasto campo di impiego. Sempre più studi e ricerche scientifiche si orientano al campo quantistico e questo particolare studio sul grafene è veramente molto preciso e professionale. È stato effettuato da e sostenuto dal programma di ricerche della NPL ed altri enti svedesi con l’apporto di alcuni finanziamenti. Molti gli autori: Kaspar Moth-Poulsen, Rositza Yakimova, Biornholm, Samuel Lara-Avila, Alexander Tzalenchuk, Sergey Kubatkin, Vladimir Fal’ko. (fonte: Non-Volatile Photochemical Gating of an Epitaxial Graphene/Polymer Heterostructure. Advanced Materials, n/a. doi: 10.1002/adma.201003993). Nell’articolo orginale trovate molte più informazioni specifiche anche sulla sperimentazione.
il Grafene è da un po’ di tempo che sto sentendo parlare molto,
Ma ancora non ho visto nessuna applicazione industriale,
Queste invenzioni sono mosse dalla ricerca e non dall’industria,
E come tale il riscontro nella vita media sarà piuttosto minimo.
Proprio in questi giorni mi sto occupando di sensori di fumo… è interessante sapere che gli attuali sensori potranno essere rimpiazzati da nuovi dispositivi più precisi.
Stewe
Voglio segnalare anche questo articolo che illustra appunto la questione spinosa dell’utilizzo del grafene al posto del silicio:
http://www.tomshw.it/cont/news/cpu-al-grafene-un-utopia-il-silicio-avra-lunga-vita/29135/1.html
Per ora, sembra, non sia applicabile. Ma mi sono abituato a non meravigliarmi piu di nulla
Il contenuto del link è interessante, grazie.
Soprattutto in relazione ad articoli su tecnologia e ricerca così avanzata è bene che la community si muova per fornire materiale per una maggiore comprensione a tutti.
Gianluca Ruta
Perugia
Bisognerà poi a vedere la durata, essendo formato da uno strato di atomi, e visto che interagisce con tutte le molecole quindi potrebbe anche legare, secondo me ha una durata molto bassa e visto che dovrebbe venir usato per dei sensori questi potrebbero perdere in precisione e essere inutilizzabili dopo poco tempo.
Che la sostituzione del silicio sia addirittura un’utopia mi sembra esegarato. Certo però passare a livello commerciale a questa tecnologia non sarà un’operazione rapida, ammesso che sia effettivamente un successo.
Non so fino a che punto è utile rimpiazzare con sensori più precisi,
nell’industria La parola chiave è costi bassi,
è l’industria ha una grande fascinazione per il vecchio e colodatto,
I sensori nuovi almeno di essere 10 volte meno costosi o 1 milione di volte più sensibile, non cambierà sicuramente
Ricerca…come al solito all’estero. Ma vabbè meglio non parlare di questo, ma solo dell’articolo. E’ interessante vedere come con nuove tecnologie ma anche spirito di osservazione si possano ottenere dei nuovi componenti, in questo caso utile nello sviluppo di sensori. Di solito, tra la ricerca e la reale produzione di massa, se sensori a basso costo e alta affidabilità, passano diversi anni. Magari come tante ricerche vengono accantonate e poi magari utilizzate in tutt’altro modo.
Ricordo di un progettista che aveva inventato un nuovo tipo di hardisk, più performante e con una vita maggiore. Non fu messo in produzione solo perchè non c’era abbastanza ricavo, anche se le prestazioni erano doppie.
Mi viene in mente l’analogia che viene normalmente fatta tra carbonio e silicio per quanto riguarda le forme di vita: la nostra è basata sul carbonio anche se il silicio, avendo una struttura simile, potrebbe dare luogo a forme di vita su altri pianeti: una vita che non possiamo conoscere, come sostengono in molti. In ambito elettronico è l’opposto: l’elettronica è basata sul silicio e qui si parla di sostituirla col grafene che è carbonio…
Già da un po’ di tempo si è sviluppata un’elettronica basata più in generale sul carbonio, o meglio composti organici (costituiti quindi principalmente da carbonio).
Gli OLED (LED organici) sono nati nel 1987 e attualmente esistono anche gli OTFT (Organic Thin Film Transistor).
Qui però non si parla di composti organici, ma di grafene, anche se alla base c’è comunque il carbonio.
sarà testare la qualità del materiale e la sua stabilità nel tempo. Inoltre, bisogna vedere come reagiranno le maggior case costruttrici di dispositivi optoelettronici sul voler investire su questo nuovo materiale.
avevo letto da qualche parte che il grafene in se per quanto utile non potrà mai sostituire il silicio … bhè anche a Tesla avevano detto che era meglio la corrente continua 😀 Vedremo chi aveva ragione. Io intanto quando prendo una matita in mano penso sempre che li dentro ci può essere il materiale di domani.
Grazie per il link: molto interessante il confronto tra silicio e grafene!
Articolo davvero interessante. Il problema vero e proprio, ora come ora, è la difficoltà nel controllare laconducibilità del grafene come al contrario si riesce a fare per il silicio. Il silicio, tra l’altro, è un semiconduttore mentre il grafene ha proprietà più che altro di conduttore essendo assente un band-gap di separazione tra la banda di valenza e la banda di conduzione. Ciò che fa del grafene il materiale del futuro è la robustezza reticolare che lo rende immune agli inquinanti ,l’alta conducibilità del materiale stesso (mobilità per gli elettroni molto più elevata rispetto al silicio) e lo spessore minimo del foglio che si riesce a raggiungere (1 strato atomico). Vedremo se in un futuro si riuscirà, tramite magari trutture ibride, a realizzare il primo microprocessore a grafene! 😉
…qui stiamo parlando di una azienda, non di una università o un laboratorio di ricerca finanziato da fondi pubblici.
Sembrerebbe, insomma, che un qualche ritorno economico (ovvero la fattibilità di una produzione su larga scala e a costi ragionevoli) sia ormai prevedibile.
Comunque in effetti come molti che hanno scritto in questo thread dico anche io… vedremo!
Ma che durata hanno????