Fabbricazione di fogli di grafene
Il grafene è una forma fisica fondamentale del carbonio, costituito da fogli di atomi in una struttura a nido d’ape esagonale. Anche se il materiale può essere prodotto in coltura, sotto forma di lunghi e continui fogli in nanoscala, ciò rimane un procedimento complesso e a basso rendimento. Il progetto CAMGRAPH (Catalysis driven manufacture and patterning of graphene at the nanoscale using probe technologies), finanziato dall’UE, è nato con l’obiettivo di sviluppare efficaci nuove procedure. L’idea era quella di consentire la produzione di lastre di grafene 3D in nanoscala. Le tecniche di deposizione a film sottile hanno consentito la catalizzazione delle fonti di carbonio solido. La tecnica è ecologica, scalabile e sicura. In primo luogo il consorzio ha messo a punto una metodologia che coinvolge un processo di deposizione per polverizzazione catodica, seguito da trattamento termico. La polverizzazione catodica è un processo di espulsione di materiale da una fonte solida mediante fasci di particelle ad alta energia. Il risultato è stato un metodo di rivestimento di superfici su nanoscala con più strati di grafene. I membri del team hanno ottimizzato il processo allo scopo di assicurare la deposizione di diversi strati continui su superfici irregolari. In tale modo, è stato possibile individuare il migliore catalizzatore metallico e ottimizzare ciascun sottoprocesso. È stata utilizzata una polverizzazione catodica basata su radiofrequenze per depositare pellicole di carbonio e catalizzatore direttamente sui substrati di silicio e sulle travi a sbalzo relative ai microscopi a forza atomica. Successivamente a complesse fasi di verifica, il lavoro ha dimostrato che la tecnica è ecologica, riproducibile e realizzabile in fogli lunghi e continui. Cosa ancora più importante, il processo è anche scalabile. La fase due della ricerca ha coinvolto la caratterizzazione del sistema utilizzando varie forme di microscopia. I focus hanno incluso le caratteristiche di crescita, la produzione di pellicole e le forze di adesione. Quindi il progetto è stato istituito per ottenere grafene alla forma di destinazione. Il processo innovativo CAMGRAPH per la creazione di fogli di grafene su nanoscala può essere applicabile a diversi processi industriali su tale scala di grandezza. Essi comprendono l’ingegneria relativa a dispositivi elettronici molecolari di dimensioni nanometriche e superfici bio-funzionalizzate.
Parole chiave
Grafene, scala nanometrica, 3D, fogli, deposizione per polverizzazione catodica
