I ricercatori dell’Università di Manchester hanno sviluppato un protocollo per testare lo spessore di un singolo atomo di grafene, usando la microscopia elettronica a trasmissione (TEM).
L’Università di Manchester ha condotto il più grande studio al mondo per stabilire un standard globale per testare lo spessore di un singolo atomo di grafene. In collaborazione con il National Physical Laboratory (NPL) del Regno Unito e 15 importanti istituti di ricerca in tutto il mondo, il team ha sviluppato un metodo affidabile utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione (TEM) che sarà alla base dei futuri standard industriali. I risultati, pubblicati su 2D Materials, saranno alla base di una nuova specifica tecnica ISO per il grafene.
Il grafene potrebbe trasformare qualsiasi cosa, dalle auto elettriche agli smartphone, ma solo se ne possiamo garantire la qualità. “Per integrare il grafene e altri materiali 2D in applicazioni industriali, dai veicoli leggeri alle attrezzature sportive, dai touch screen ai sensori e all’elettronica, è necessario sapere di lavorare con il materiale giusto. Questo studio stabilisce un punto di riferimento globale di cui l’industria può fidarsi” sottolinea William Thornley, che ha lavorato alla ricerca durante il suo dottorato di ricerca.
“La diffrazione elettronica è stata a lungo utilizzata per distinguere il grafene monostrato da quello a pochi strati, ma spesso viene applicata senza una valutazione completa delle incertezze. Collaborando con 15 laboratori leader, inclusi i pionieri originali, abbiamo mappato le insidie e mostrato come ottenere risultati affidabili” aggiunge il ricercatore Evan Tillotson.
“Abbiamo progettato questo protocollo in modo che funzioni in laboratori reali, non solo in centri specializzati. E per le organizzazioni prive di capacità TEM, possiamo fornire misurazioni a livello commerciale grazie alla nostra partnership con il Royce Institute” afferma Sarah Haigh, docente di Materiali.
I risultati dello studio guidato dall’Università di Manchester vengono utilizzati direttamente all’interno dello standard internazionale ISO/TS 21356-2, attualmente in stampa e la cui pubblicazione è prevista per il 2026. “Questo lavoro si basa sulla Guida alle buone pratiche 145 dell’NPL ‘Caratterizzazione della struttura del grafene’, sviluppata in collaborazione con la dalla Manchester University e una delle guide più scaricate dell’NPL” osserva Andrew Pollard, Principal Scientist del Surface Technology Group e Advanced Materials Strategy Lead presso l’NPL.
Il grafene è un foglio di atomi di carbonio disposti a formare un reticolo esagonale. Ogni singolo foglio è spesso quanto un solo atomo, e quindi in confronto ha un’estensione laterale enorme, come un lenzuolo molto flessibile eppure resistente. Anche se le proprietà elettroniche e fisiche furono le prime a iteressare gli scienziati,il grafene ha molte altre proprietà eccezionali. È molto stabile meccanicamente: un singolo foglio di grafene, spesso quanto un solo atomo, può essere manipolato e deformato, resistendo a pressioni anche elevate. Può condurre elettroni più velocemente del silicio, come già accennato, e trasportare calore meglio del rame. A causa della sua struttura compatta è praticamente impermeabile alle molecole e a tutti i gas. Come la grafite, è chimicamente stabile all’aria e alla luce. Si può inoltre modificare (funzionalizzare) chimicamente per cambiarne le proprietà. Le eccezionali caratteristiche di questo materiale lo rendono promettente per svariate applicazioni e sono centinaia, in tutto il mondo, i gruppi di ricerca che stanno cercando di portare questo materiale dal banco di laboratorio allo sviluppo di una nuova tecnologia e di prodotti a base di grafene.
