Materiali bidimensionali: nuova sostanza “magica” per controllare bordi spessi solo un atomo.

Fonte: Notiziescientifiche.it

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Una sostanza chimica “magica” per ottenere un controllo più efficiente e mai avuto prima sui bordi dei cosiddetti materiali bidimensionali è stato sviluppato da un team di ricercatori dell’Università di Tecnologia Chalmers , Svezia. Si parla di un passo avanti importante nel campo in quanto questo nuovo metodo consente praticamente di controllare e poter modificare i bordi di questi materiali spessi solo un atomo in maniera facile e scalabile. Si utilizzano sostanze chimiche ecocompatibili, tra cui il perossido di idrogeno, e solo un livello di riscaldamento moderato, come spiega Battulga Munkhbat, unricercatore del Dipartimento di Fisica della Chalmers e autore principale dello studio.

Come più spesso abbiamo accennato, i materiali sottili quanto un atomo, definiti un po’ erroneamente, se vogliamo, “materiali bidimensionali” , sono già da qualche anno rappresentati come i materiali del futuro. Tra di essi il più noto è sicuramente il grafene ma ci sono anche altri tra cui il bisolfuro di molibdeno, uno suo analogo semiconduttore. I vantaggi dei dispositivi costruiti con questi materiali possono essere moltissimi e sono collegati a varie loro caratteristiche ma questi stessi materiali non si stanno diffondendo per varie ragioni, tra cui ci sono anche i costi legati alla produzione.

Una delle ragioni, però, è rappresentata anche da una loro caratteristica intrinseca: i loro bordi sono naturalmente sottilissimi (si parla di uno o due atomi di spessore) e dunque poco controllabili. Si tratta di un problema scientifico non di poco conto tanto che sta rallentando lo stesso progresso relativo ai materiali bidimensionali.

I bordi dei materiali bidimensionali possono esistere in due varianti: a zigzag oppure a poltrona. I primi possono essere sia metallici che ferromagnetici mentre i secondi sono semiconduttori e non magnetici.

I ricercatori hanno scoperto una sostanza chimica che, sotto forma di normale perossido di idrogeno, riesce a rimuovere il materiale indesiderato dai bordi atomo per atomo producendo un bordo nitido a livello atomico. In questo modo si possono creare bordi perfetti nei materiali bidimensionali.

“Questo metodo apre possibilità nuove e senza precedenti per i materiali di van der Waals (materiali 2D stratificati). Ora possiamo combinare la fisica dei bordi con la fisica 2D in un unico materiale. Si tratta di uno sviluppo estremamente affascinante”, spiega Timur Shegai, un professore associato di fisica alla Chalmers nonché uno dei responsabili del progetto di studio.

Ora i ricercatori hanno creato anche una start-up per offrire più facilmente questa nuova tecnologia ai laboratori e alle aziende high-tech ma intendono sviluppare e migliorare ancora di più questo metodo per rendere i bordi di questi metamateriali ancora più nitidi e ancora più facilmente modificabili.

Approfondimenti

• Transition metal dichalcogenide metamaterials with atomic precision | Nature Communications (IA) (DOI: 10.1038/s41467-020-18428-2 )

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