Una nuova tecnica per produrre grafene in maniera economica

Struttura molecolare del grafene
Struttura molecolare del grafene

Negli ultimi anni si sta parlando molto delle proprietà straordinarie del grafene (immagine ©AlexanderAlUS) per le prossime generazioni di circuiti elettrici ma anche per altre applicazioni, ad esempio come sostituto delle materie plastiche. Uno dei grossi ostacoli all’adozione del grafene è il suo costo: un piccolo pezzo di grafene può costare oltre 1.000 Euro. Ora Shou-En Zhu della Delft University of Technology in Olanda ha dimostrato una tecnica che potrebbe abbassare i costi di produzione di mille volte.

Shou-En Zhu sta studiando per il dottorato e nella sua tesi descrive come il deposito di vapore chimico di metano su un foglio di rame possa creare cristalli di grafene che si allineano assieme per formare un foglio senza fine di grande purezza. Potrebbe essere ciò che mancava per innescare la rivoluzione annunciata da quando nel 2010 i fisici Andre Geim e Konstantin Novoselov ricevettero il Premio Nobel per la chimica per le loro ricerche sul grafene.

Il metodo per produrre grafene ideato dai due fisici è ancora considerato quello che dà i risultati migliori in termini di qualità ma è anche quello più costoso. Nel corso degli anni sono stati ideati vari metodi che hanno più o meno dimezzato i costi ma siamo ancora lontani da livelli competitivi per utilizzi comuni. Un nuovo metodo promette di produrlo a livello industriale ma il passaggio dalla fase sperimentale a quella dell’effettiva produzione può non essere semplice.

La nuova tecnica ideata da Shou-En Zhu per produrre fogli di grafene potrebbe essere quella vincente. Usando un mix a bassa pressione di idrogeno, metano e argon, Zhu ha separato gli atomi di carbonio per formare un foglio di grafene passando il gas sopra un foglio di rame a una temperatura di 1.000° Celsius. Il rame agisce come catalizzatore strappando l’idrogeno dal metano lasciando puro carbonio che si attacca alla superficie e si allinea perfettamente con altri atomi di carbonio per formare puro grafene.

Questo metodo è circa dieci volte più veloce dei precedenti metodi per deposito. Un altro fattore molto importante è che potrebbe essere mille volte più economico rispetto a quello ideato da Geim e Novoselov. Questo materiale ha una struttura in cui gli atomi formano esagoni con angoli di 120° ma in caso di imperfezioni la struttura è diversa perdendo in parte le sue qualità straordinarie.

I primi test effettuati da Shou-En Zhu hanno dato risultati positivi con la produzione di grafene di elevata qualità. Il 3 marzo 2015 Zhu sosterrà la sua tesi di dottorato sulla produzione di grafene con il metodo del deposito di vapore. A prescindere da come andrà, nei prossimi anni vedremo se sarà il metodo giusto per iniziare davvero la rivoluzione del grafene.



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