Una migliore comprensione relativa alla chimica del grafene

I ricercatori hanno sviluppato nuovi metodi per produrre grafene, i quali permetteranno di ottenere nuove e migliori proprietà chimiche e fisiche.

Ricerca di base

Tale materiale può essere ottenuto tramite scissione meccanica da grafite o mediante deposizione chimica in fase vapore su lamine metalliche. Questi metodi producono grafene di buona qualità, ma il materiale in questione tuttavia necessita di essere creato ad hoc per funzioni specifiche, il che rimane una sfida. L’iniziativa MULTIGRAPHCHEM (Multifunctional graphene by means of a chemical approach), finanziata dall’UE, ha lavorato per sintetizzare grafene multifunzionale e relativi materiali 2D, utilizzando nuovi metodi chimici. Lo scopo era quello di funzionalizzare il grafene durante la sua sintesi, introducendo proprietà magnetiche, ottiche, elettrochimiche e catalitiche. Utilizzando strategie diverse, il team del progetto ha sintetizzato diversi materiali di grafene funzionalizzato, solubili con diverse molecole organiche. La ricerca è stata suddivisa in due parti. In primo luogo, i derivati del grafene funzionalizzato a livello covalente sono stati sintetizzati mediante riduzione con prove comparative, usando composti di intercalazione della grafite (GIC). Ciò ha fornito importanti conoscenze sulla comprensione dei principi di base della funzionalizzazione riduttiva del grafene, la quale funge da guida nella progettazione di nuovi concetti di funzionalizzazione. I ricercatori hanno successivamente studiato l’approccio di funzionalizzazione non covalente, utilizzando diimmidi perileniche create ad hoc e solubili in acqua. Il team ha assemblato il grafene funzionalizzato all’interno di pellicole sottili, il quale è stato successivamente ibridato con nanoparticelle metalliche. Queste sono state quindi usate per creare materiali a base di grafene con interessanti proprietà (opto)elettroniche e magnetiche. Tutte le conoscenze acquisite sul grafene sono state applicate per sviluppare la chimica di altri materiali stratificati a singolo elemento, aventi massima importanza. In questo senso, l’esfoliazione in fase liquida di fosforo nero stabilizzato tramite solvente e la sua funzionalizzazione non covalente è stata sviluppata per la prima volta. Inoltre, i ricercatori hanno sviluppato un metodo per produrre sospensioni molto stabili di antimonene di elevata qualità a singolo strato o a pochi strati, un nuovo composto molto promettente. Questi risultati forniscono una migliore comprensione delle proprietà chimiche e fisiche del grafene e dei relativi materiali 2D. Negli anni a venire, ciò comporterà un effetto di vasta portata sulla scienza dei materiali.