Dai Carbon Nanotubes al GRAPHENE
Uno strato ideale di grafene consiste esclusivamente di celle esagonali; strutture pentagonali o ettagonali sono difetti. In particolare, in presenza di una cella pentagonale isolata, lo strato planare di grafene si deforma fino ad assumere una forma conica; se invece le strutture pentagonali sono 12 si ha un fullerene. Allo stesso modo la presenza di una cella isolata ettagonale causa una deformazione che trasforma la struttura planare in una sella, e l’inserimento controllato di celle pentagonali o ettagonali permette la realizzazione di strutture molto complesse. Nanotubi di carbonio a singola parete possono essere considerati cilindri di grafene; talvolta alle estremità di questi nanotubi si trovano strutture emisferiche costituite da fogli di grafene contenenti 6 strutture pentagonali, che fungono da “tappo”.
‘’Ufficialmente’’ il graphene è definito come:
«Uno strato singolo di atomi di carbonio ordinati secondo la struttura della grafite può essere considerato come l’elemento finale della serie naftalene, antracene, coronene, ecc. e la parola grafene va quindi utilizzata per indicare gli strati singoli di carbonio all’interno dei composti della grafite. Il termine “strato di grafene” è comunemente utilizzato all’interno della terminologia del carbonio.»
(Bohem, Setton e Stummp, Nomenclature and terminology of graphite intercalation compounds)
Si ottiene per:
- esfogliazione meccanica
- esfogliazione in fase liquida
- Riduzione dell’ossido di grafene
- Metodo chimico
Le proprietà per il quale l’uso del graphene diventa intessente nel settore delle tecnologi avanzate sono:
Proprietà elettroniche: La sua particolare struttura elettronica fa sì che possa comportarsi sia come semiconduttore P sia come semiconduttore N in assenza di drogaggio
Proprietà ottiche: un singolo strato di grafene, pur essendo spesso un solo atomo, è in grado di assorbire il 2,3% della radiazione uniformemente su pressoché tutto lo spettro ottico
Proprietà termiche: è un ottimo conduttore termico
Proprietà meccaniche: Il grafene è il materiale più sottile al mondo ed è praticamente trasparente (97,7% della luce). Ha un carico di rottura teorico di 130 GPa e un modulo di elasticità di circa 1 TPa e può essere stirato fino al 20% della sua lunghezza.
Da sottolineare gli studi in corsi sulla sua tossicità.
Allo stesso modo di nanotubi in carbonio, il graphene trova potenziali applicazioni in pressoché tutti i settori delle tecnologie (materiali, elettronica, medicale, etc.).