Scoperto un metodo per controllare i bordi nei materiali bidimensionali

Materiali ultrasottili come il grafene promettono una rivoluzione nella nanoscienza e nella tecnologia. I ricercatori della Chalmers University of Technology presentato su Nature Communications un metodo per controllare a livello atomico i bordi di materiali sottili noti come materiali bidimensionali. La soluzione starebbe nell’utilizzare sostanze chimiche abbondanti e rispettose dell’ambiente come il perossido di idrogeno.

Il controllo dei bordi è un problema scientifico impegnativo, perché sono molto diversi rispetto al corpo principale di un materiale 2-D. Ad esempio, un tipo specifico di bordo trovato nei dichalcogenides di metalli di transizione (noti come TMD), può avere proprietà magnetiche e catalitiche.

I tipici materiali TMD hanno bordi che possono esistere in due distinte varianti, note come zigzag o poltrona. Queste alternative sono così diverse che le loro proprietà fisiche e chimiche non sono affatto simili. In tal caso, potrebbe essere possibile che alcune sostanze chimiche dissolvano i bordi della variante a poltrona, lasciando inalterati i materiali a zigzag.

Tale sostanza chimica è esattamente ciò che hanno scoperto i ricercatori Chalmers: sotto forma di normale perossido di idrogeno. All’inizio, i ricercatori sono rimasti completamente sorpresi dai nuovi risultati. La sostanza chimica definita “magica” opera in un modo cosiddetto autolimitante, rimuovendo materiale indesiderato atomo per atomo. I modelli risultanti hanno seguito l’orientamento cristallografico del materiale TMD originale, producendo nanostrutture esagonali atomicamente nitide.

Uno sviluppo estremamente affascinante

Il nuovo metodo, che include una combinazione di metodi litografici top-down standard con un nuovo processo di incisione a umido anisotropo, consente quindi di creare bordi perfetti in materiali bidimensionali. Questo metodo apre possibilità nuove e senza precedenti per i materiali 2-D stratificati. Ora i ricercatori possono combinare la fisica dei bordi con la fisica 2-D in un unico materiale.

Questi e altri materiali correlati attirano spesso un’attenzione significativa della ricerca, poiché consentono progressi cruciali nell’ambito della nanoscienza e della tecnologia, con potenziali applicazioni che vanno dall’elettronica quantistica ai nuovi tipi di nano-dispositivi. Queste speranze si manifestano nel Graphene Flagship, la più grande iniziativa di ricerca mai realizzata in Europa, coordinata dalla Chalmers University of Technology.

Per rendere la nuova tecnologia disponibile ai laboratori di ricerca e alle aziende high-tech, i ricercatori hanno fondato una start-up che offre materiali TMD di alta qualità. I ricercatori prevedono inoltre di sviluppare ulteriormente applicazioni per questi metamateriali atomicamente nitidi.

Ph. Credit: Chalmers University of Technology