Origami al grafene per nano-circuiti

Anche se lo spessore è di un atomo, il grafene è pur sempre un foglio... perciò si può piegare, come nell'antica arte giapponese dell'origami, per l'occasione rivisitata in chiave hi-tech.

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Un team di ricercatori della Cornell University si è recentemente dedicato all’antica arte giapponese dell’origami utilizzando un materiale molto particolare: un foglio di grafene.

 

Non si è trattato, però, di un exploit artistico in chiave hi-tech: la tecnica sviluppata e utilizzata da Itai Coehn e dal suo team permetterà infatti di realizzare strutture tridimensionali in scala nanometrica, microscopici robot e circuiti elettronici flessibili.

Itai Cohen Group/Cornell University
La piega più sottile della storia, realizzata con un foglio di grafene.

La piega più sottile del mondo. Il grafene è un foglio di carbonio dello spessore di un atomo e dalle caratteristiche strabilianti: è il materiale più resistente mai realizzato e un efficientissimo conduttore elettrico.

 

Lo scorso anno un gruppo di scienziati cinesi era riuscito a costruire un robot-origami di grafene in grado di piegarsi e montarsi da solo, ma avevano utilizzato diversi strati di materiale. Nessuno fino ad oggi era riuscito a piegare un singolo foglio di grafene.

 

«Le regole di piegatura sono le stesse in scala macro e in scala nano», commenta Cohen: «piegare un foglio spesso un atomo è solo... più complicato!»

 

Gli scienziati hanno ricoperto un foglio di grafene con uno strato di diossido di silicio (SiO2, la silice) dello spessore di mezzo nanometro. Questo materiale reagisce con gli atomi di carbonio del grafene in modo diverso a seconda che venga scaldato, attraversato da una corrente elettrica o imbevuto di liquido con pH differente.

Questo comportamento della silice ha permesso ai ricercatori di controllare espansioni e contrazioni del grafene così da riuscire a piegarlo secondo lo schema predefinito. «Abbiamo veramente raggiunto il limite: non è possibile andare oltre», afferma con sicurezza Cohen.

 

 

Nanoprocessori pieghevoli. Ora gli scienziati puntano ad aggiungere al processo oro, semiconduttori e isolatori, per costruire minuscoli circuiti elettrici. Si potrebbe così stampare un circuito su un foglio di grafene e piegarlo in una struttura tridimensionale in grado di assorbire la luce e generare corrente elettrica. Un processore di questo genere potrebbe eseguire dei calcoli e restituire il risultato sotto forma di luce a diverse frequenze.

 

Lo studio verrà presentato questa settimana alla convention annuale dell’American Physical Society.

18 Marzo 2016 | Rebecca Mantovani