Rivelazione del comportamento dei materiali meravigliosi

Con lo spessore di un atomo, il grafene è il materiale più sottile noto al mondo. È incredibilmente forte e con straordinarie proprietà che potrebbero rivoluzionare tutto, dall’elettronica al fotovoltaico e alla medicina. Insieme al grafene ampiamente studiato, l’h-BN è un altro materiale 2D che condivide la stessa fama, che esiste sempre come film libero dello spessore di un singolo atomo.

Nel progetto MESCD, finanziato dall’UE, gli scienziati hanno condotto uno studio teorico in un certo numero di differenti proprietà di questi due materiali. Gli approcci si basavano sulla teoria della densità funzionale, sulla modellazione atomica su larga scala, sulla teoria dell’elasticità e sulla simulazione dinamica molecolare.

Gli scienziati hanno studiato i meccanismi di base e avanzati di distribuzione delle sollecitazioni derivanti dagli stress triassiali non uniformi e poi hanno studiato la messa a punto del gap di banda. La ricerca si è inoltre concentrata sulla polarizzazione elettronica del grafene mono e multistrato e sui fiocchi di h-BN. Le simulazioni del grafene idrogenato hanno rivelato che il suo comportamento con increspamento termico è completamente diverso da quello del grafene e del h-BN.

Un altro obiettivo era relativo alle proprietà di fusione di fiocchi di grafene e del grafene fluorurato. Gli scienziati hanno fornito il diagramma di fase termodinamico per il grafene fluorurato, con il rapporto tra gli atomi di carbonio e fluoro che fungono da variabile importante.

Sulla base della teoria dell’elasticità, gli scienziati hanno fornito una spiegazione per la frequenza di vibrazione ultra-bassa del grafene libero durante l’interazione con una punta di microscopio a scansione a effetto tunnel. Infine, hanno studiato l’energia di van der Waals immagazzinata tra lo strato di grafene e il substrato di h-BN.

Attraverso la ricerca, MESCD ha segnato una tappa importante per la comprensione del comportamento di questi straordinario cristalli 2D di un atomo di spessore. I risultati del progetto sono stati pubblicati in riviste peer-reviewed.