Grafene

Il grafene è un materiale bidimensionale spesso un atomo costituito da atomi di carbonio disposti in una struttura a nido d'ape. Questo è noto come grafene a strato singolo. In laboratorio sono stati sintetizzati anche grafeni bistrato e multistrato. Se impili abbastanza strati di grafene insieme, creerai un cristallo di grafite.

Il grafene presenta proprietà elettriche, ottiche, meccaniche e termiche molto interessanti. Elettricamente è un semimetallo o un semiconduttore con banda proibita pari a zero. Il grafene mostra una resistività molto bassa, ad esempio solo 10^-6 Wcm a temperatura ambiente. Una pellicola di grafene a strato singolo è abbastanza trasparente e assorbe solo 2% della luce incidente su di essa. Le proprietà meccaniche sono eccezionali; ad esempio, il suo modulo di Young è di circa 2 TPa (TPa = un trilione o 10¹² Pascal). Per fare un confronto, l'acciaio ha un modulo di Young di circa 0,2 TPa

Le interessanti proprietà del grafene hanno portato a un'esplosione di ricerche recentemente focalizzate sulla sua sintesi, caratterizzazione e sviluppo per una varietà di applicazioni. Le applicazioni promettenti includono dispositivi elettronici, elettrodi conduttori trasparenti per celle solari e display al plasma, materiali compositi, dispositivi di accumulo di energia e sensori chimici e biologici. 

Attualmente i ricercatori sono in grado di produrre grafene riducendo l’ossido di grafene. Questo approccio di sintesi chimica può ora produrre quantità in grammi del materiale. È anche possibile depositare un singolo strato di grafene su un wafer di silicio. Una tecnica chiamata deposizione chimica da fase vapore consente la crescita del grafene singolo o multistrato a 900-1000 ºC.