Nuova tecnica per la produzione di nanopiastrine di grafene

Messa a punto una tecnica micromeccanica per produrre film sottili a base di grafene elettricamente conduttivi su supporto di polietilene. La semplicità della procedura consentirà la produzione di dispositivi elettronici su plastica e su ampia area.

Un team di ricerca italiano, coordinato dal Cnr in collaborazione con l’ Università di Napoli “Federico II” e l’Università Politecnica delle Marche , ha messo a punto una tecnica micromeccanica che permette di ottenere film sottili di grafene su larga area, formati dalla sovrapposizione di nanopiastrine costituite da un numero variabile (13-30) di strati di grafene. Lo studio, pubblicato su Nanotechnology, consentirà di produrre substrati conduttivi e semitrasparenti per dispositivi elettronici su base plastica con una tecnologia estremamente semplice.

La nuova metodologia di fabbricazione si basa sull’azione combinata delle forze di taglio e di attrito, applicate a una pasta composta da piastrine di grafite poste su un polimero. Tali forze consentono di esfoliare la pasta di grafite in nanopiastrine di grafene, e di distribuirle uniformemente in strati sottili sulla superficie del substrato plastico. Nello studio si è utilizzato polietilene a bassa densità (LDPE). La tecnica di deposizione, sviluppata nell’ambito di una collaborazione tra Istituto per i Polimeri, Compositi e Biomateriali (Ipcb-Cnr), Dipartimento di Fisica dell’Università di Napoli “Federico II” e il Dipartimento “SIMAU”dell’ Università Politecnica delle Marche, ha il vantaggio di non richiedere ulteriori operazioni di post trattamento.

Il team di ricerca, grazie a osservazioni di Microscopia Elettronica e misure di Diffrazione a Raggi X ha stabilito che le nanopiastrine di grafene tendono a disporsi parallelamente al substrato, favorendo le proprietà di trasporto della carica elettrica. E’ stato dimostrato, inoltre, che il rivestimento di nanopiastrine di grafene conferisce al substrato plastico, da una parte le proprietà elettriche di un conduttore e dall’altra ne conserva parzialmente le proprietà ottiche di trasparenza. I campioni ottenuti mostrano in presenza di luce bianca una fotoconducibilità che varia linearmente con la densità di potenza ottica.

“La tecnica messa a punto rende più facile la fabbricazione di film sottili basati su grafene e amplia le possibilità di produrre elettrodi trasparenti per lo sviluppo di dispositivi avanzati in elettronica organica quali, fotoconduttori, chemosensori, etc.”, afferma Mariano Palomba dell’IPCB-CNR (UOS Napoli/Portici), uno dei coordinatori dell’attività di sintesi dei materiali, realizzata presso i laboratori dell’istituto Ipcb-Cnr. Palomba ha presentato i risultati della ricerca alla XXIII Conferenza Nazionale della Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia (AIV), Firenze 5-7 Aprile 2017, ricevendo il premio per la migliore presentazione Poster dal titolo: “Properties of graphene nanoplatelet thin films on LDPE substrate”.

Contatti: Mariano Palomba IPCB, UOS(Napoli/Portici). Email: mariano.palomba@cnr.it

[Immagine: Copyright © IPCB, UOS(Napoli/Portici)]

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