I materiali dello spessore di un atomo non sono ancora andati oltre i laboratori scientifici, ma le loro prospettive sono molto brillanti. Ispirati dal trionfo del grafene, i fisici iniziarono a inventare altre strutture bidimensionali che potevano trovare applicazioni molto inaspettate.
Il materiale 2D rende il dispositivo elettronico ancora più miniaturizzato. Questo è il suo vantaggio - e non l'unico - rispetto ai corpi ordinari e voluminosi. Uno strato di materia ultrasottile acquisisce nuove proprietà ottiche, meccaniche ed elettroniche.
Immagina una libreria vuota. Ovviamente i libri possono essere messi solo sugli scaffali. In questo caso, sono i valori di energia che diventano disponibili per gli elettroni se la dimensione del corpo viene ridotta a valori minimi, ad esempio al diametro di un atomo. È così che si manifesta il principio della quantizzazione dimensionale.
Il sandwich al grafene si trasforma …
Dei materiali bidimensionali creati fino ad oggi, solo il grafene ha prospettive commerciali. Inoltre, gli scienziati propongono di non limitare la portata di questo materiale all'elettronica. Che ne dici di un giubbotto antiproiettile in grafene? A prima vista, l'idea è strana: dopotutto, questo è un materiale morbido, in effetti, la grafite, da cui sono fatte le mine di matita. Ma due strati di grafene, impilati insieme, mostreranno proprietà assolutamente sorprendenti: straordinaria durezza quando viene applicata la pressione e flessibilità dopo aver indebolito l'impatto. Ciò è stato recentemente dimostrato da scienziati degli Stati Uniti e dell'Europa. Per formare un grafene a due strati, hanno creato una pressione da uno a 10 gigapascal con una bacchetta di diamante, che è paragonabile alla caduta di una lastra di centocento tonnellate per metro quadrato di superficie.
Ma le strutture di tre, quattro e cinque strati di grafene non mostravano tali proprietà. Si è scoperto che la forza insolita del nuovo materiale è dovuta a un cambiamento nella "forma" degli orbitali degli elettroni, che è impossibile in altre configurazioni di strati.
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Lampadina piatta e display flessibile
"Più sottile, più flessibile, più luminoso" è il motto dei moderni produttori di display, il che significa che potrebbero essere interessati ai materiali 2D. Ma come fai a farli brillare intensamente? Questo è stato seguito da specialisti dell'Università di Vienna, che hanno sviluppato una sorgente di luce fatta di solfuro di molibdeno (MoS2) con uno spessore di un atomo.
Disegno di struttura molecolare del disolfuro di molibdeno / Depositphotos / ogwen.
I fisici hanno attaccato elettrodi metallici a un monostrato di questa sostanza e hanno sospeso l'intera struttura nel vuoto. Facendovi passare una corrente elettrica, hanno costretto il solfuro di molibdeno a riscaldarsi ed emettere luce. È vero, brillava solo una parte del film, la cui lunghezza non superava i 150 nanometri. Ma sono iniziati guai focosi! Gli autori dello studio promettono di far crescere il solfuro di molibdeno bidimensionale in modo più autentico, testare un nuovo tipo di emettitore di luce su di esso e quindi potrebbe essere possibile integrarlo in microcircuiti, dai quali un giorno verranno prodotti display flessibili e luminosi con uno spessore di un atomo.
