Il grafene è un materiale a strato atomico 2D che possiede eccellenti proprietà elettriche, chimiche, termiche e meccaniche per un’ampia gamma di applicazioni come semiconduttori, batterie elettriche e materiali compositi, motivo per cui viene considerato il materiale del futuro. I fogli impilati insieme formano la grafite che costituisce il piombo nelle nostre matite. Tuttavia, comprimere strettamente il materiale significa perdere le sue proprietà elettroniche 2D.
Un modo per ovviare a questo problema è separare i fogli di grafene con pori riempiti d’aria su scala nanometrica e trasformarli in una struttura tridimensionale. Questo amplifica le proprietà del grafene per scopi pratici ed all’avanguardia.
Il grafene 3D e le sue applicazioni
La conversione da bidimensionale a tridimensionale introduce difetti dei cristalli e una serie di altri problemi che gli fanno perdere le sue caratteristiche desiderabili. Poco si sa su come la superficie curva degrada le proprietà di trasporto elettrico del grafene e se questo è il motivo per cui il grafene perde alcune delle sue caratteristiche.
Un team di ricerca ha cercato di indagare su questo problema per trovare una soluzione, prendendo un singolo foglio del materiale 2D e piegandolo in una struttura 3D con una struttura porosa bicontinua e aperta. La struttura, con un raggio di curvatura fino a 25-50 nanometri, ha mantenuto bene le proprietà elettroniche di base del grafene 2D. Nel frattempo, il movimento degli elettroni sulla curvatura 3D ha migliorato la dispersione degli elettroni che aveva avuto origine dagli effetti di curvatura intrinseca. In effetti, la curvatura su scala nanometrica offre un nuovo grado di libertà per manipolare i comportamenti elettronici per le proprietà elettriche emergenti e uniche del grafene 3D. Resta ancora da analizzare nel dettaglio i vari aspetti e trovare compromessi accettabili.
