Scoperta una forma cristallina del carbonio con proprietà uniche: potrebbe portare alla creazione di chip elettronici superiori a quelli basati sul silicio
Un team di ricercatori internazionali ha scoperto una nuova trasformazione del graphyne, una forma cristallina del carbonio con proprietà uniche. Lo studio, condotto dal gruppo di Rodionov della Case Western Reserve University (CWRU), è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Collaborano alla ricerca anche esperti dell’Università del Texas a Dallas, del Georgia Institute of Technology, della Deakin University in Australia e dell’Università di Campinas in Brasile. Questa scoperta potrebbe avere un impatto rivoluzionario sull’elettronica e altre tecnologie avanzate.
Cos’è il graphyne e perché è speciale
Il graphyne è un materiale a base di carbonio con una struttura cristallina unica, diversa sia dal diamante che dalla grafite. Nel diamante, ogni atomo di carbonio è legato ad altri quattro, mentre nella grafite gli atomi sono disposti in strutture a tre legami. Il graphyne, invece, combina atomi con due e tre legami, creando una rete con proprietà straordinarie. Questo materiale è stato studiato per decenni a livello teorico, ma la sua sintesi pratica è rimasta una sfida fino al 2022, quando il team di Rodionov è riuscito per la prima volta a realizzarlo in laboratorio.
Proprietà elettroniche e applicazioni potenziali
Secondo i modelli computazionali, il graphyne possiede caratteristiche elettroniche, meccaniche e ottiche molto promettenti. Una delle sue qualità più interessanti è la capacità di funzionare come semiconduttore con un band gap ideale per l’elettronica. Inoltre, la sua mobilità di carica è molto superiore a quella del silicio, il materiale attualmente utilizzato nei chip. Questo lo rende un candidato ideale per dispositivi elettronici di nuova generazione. Altre possibili applicazioni includono lo stoccaggio di energia, la separazione di gas e l’uso come catalizzatore in reazioni chimiche avanzate.
Una trasformazione che cambia tutto
Il nuovo studio pubblicato su PNAS descrive un fenomeno sorprendente: il graphyne può trasformarsi in una forma di carbonio completamente diversa. Durante questa trasformazione, scompaiono tutti gli atomi di carbonio con due legami (detti acetylenici), ma la struttura a strati del materiale rimane intatta. Questo cambiamento modifica anche il band gap, alterando le sue proprietà elettroniche in modo significativo. Questa scoperta potrebbe aprire la strada a nuove tecniche di produzione di chip interamente in carbonio, con prestazioni superiori rispetto alla tecnologia al silicio.
Il futuro dell’elettronica con il graphyne
Se questa trasformazione potrà essere controllata e sfruttata, sarà possibile creare dispositivi elettronici più veloci, efficienti e sostenibili. Gli scienziati stanno ora studiando come applicare questa scoperta alla produzione su larga scala e quali altre proprietà nascoste potrebbe avere il graphyne. L’industria dei semiconduttori potrebbe beneficiare enormemente da questi progressi, rivoluzionando il modo in cui vengono progettati i microchip del futuro.
