lunedì 16 aprile 2012

Il grafino, una variante piena di prospettive del grafene

In sequenza, tanto per rendere l'idea delle potenzialità racchiuse in questa nuova variante del grafene, alcuni titoli tratti dalla letteratura scientifica (divulgativa) sul grafino. Cominciamo dalle Scienze, dove ho letto per primo la notizia:

Come il grafene ma più versatile: ecco il grafino [Le Scienze]

Graphyne Could Be Better Than Graphene [Science]
Focus: Graphyne May Be Better than Graphene [Physics]
Could graphynes be better than graphene? [Physicsworld]
Computer simulations suggest graphynes may be even more useful than graphene [Physorg]



C'è di che essere convinti che questo nuovo materiale sia veramente pieno di qualità e degno delle più ampie aspettative, a giudicare da queste ottimistiche presentazioni. Di che si tratta?
Come l'origine etimologica del termine lascia intendere si tratta di una variante o parente del grafene: come quello si compone di strati bidimensionali di atomi di carbonio, dello spessore di un solo atomo. Però, differentemente dal grafene, non forma solo celle esagonali ma, grazie alla presenza di doppi e tripli legami, può assumere un numero quasi infinito di conformazioni delle celle.
E' appunto questa caratteristica che lo rende particolarmente attraente. Infatti, gli autori dello studio [Malko et al. 2012] hanno effettuato alcune simulazioni al computer nelle quali dimostrano che si possono formare strutture in cui il flusso di elettroni scorre in una sola direzione. Come affermano su phys.org, grazie a questa caratteristica
the researchers say, materials could be made that didn’t require “dopant” or nancarbon atoms to provide a source for the electrons, such as the case with graphene. [phys.org cit.]
E cioè il grafino, appunto grazie a questa sua caratteristica di poter assumere una struttura in grado di far fluire gli elettroni in una sola direzione, non necessiterebbe di elementi droganti per fornire elettroni, come avviene invece per il grafene. Questa è manna dal cielo per i costruttori di circuiti integrati e transistor che vedrebbero semplificate le procedure di quei componenti che necessitano di corrente solo in un senso:
That property could help researchers design faster transistors and other electronic components that process one-way current, says one of the study's authors, theoretical chemist Andreas Görling of the University of Erlangen-Nuremberg in Germany. "If your material already conducts in one direction, you have a head start," he says.[Science cit.]
I teorici, dice uno degli autori dello studio, A. Görling, hanno studiato il grafino fin dagli anni 80, ma ci sono stati pochi lavori sugli elettroni. Continua  Cartwright su Science:
Görling's group has now examined these electronic properties in computer simulations, using a technique called density functional theory. This is standard for mapping the energy levels of different possible forms of the material. The researchers discovered that in one particular graphyne—so-called 6,6,12-graphyne, which has a rectangular lattice arrangement—Dirac cones should still exist but in a distorted, squashed form. As a result, the researchers reported last week in Physical Review Letters, the material should conduct electrons in a preferred direction.[Science cit.]
Il gruppo di Görling  ha esaminato queste proprietà elettroniche con simulazioni al computer, utilizzando una tecnica chiamata teoria del funzionale densità. Questo è lo standard per la mappatura dei livelli energetici di diverse possibili forme del materiale. I ricercatori hanno scoperto che in un particolare tipo di grafino -il cosiddetto 6,6,12-grafino, che ha un reticolo a disposizione rettangolare - i coni di Dirac dovrebbero ancora esistere, ma in una forma distorta e schiacciata. Come risultato, i ricercatori hanno riportato la settimana scorsa su Physical Review Letters, il materiale deve condurre elettroni in una direzione preferenziale
Anche se c'è chi è scettico sulla reale possibilità di stabilire le proprietà di un materiale nuovo unicamente da simulazioni al computer. Occorre sempre la conferma sperimentale.
Ora comunque, conclude Cartwright, il primo vero test per il grafino sarà la sua fabbricazione. Per ora, in laboratorio, si è riusciti a fabbricare solo un tipo di grafino, e non è il 6,6,12-grafino.

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Bibliografia e fonti:

Daniel Malko, Christian Neiss, Francesc Viñes, and Andreas Görling, Competition for Graphene: Graphynes with Direction-Dependent Dirac Cones, Phys. Rev. Lett. 108, 086804 (2012)

Jon Cartwright, Graphyne Could Be Better Than Graphene, Science 1 marzo 2012

Bob Yirka, Computer simulations suggest graphynes may be even more useful than graphene, Phys.org 5 marzo 2012

Come il grafene ma più versatile: ecco il grafino, Le Scienze, 9 marzo 2012


imagecredit physicsworld

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