La flessibilità del grafene può alterare le sue proprietà elettriche

Il grafene si è guadagnato una certa reputazione come materiale alternativo per la realizzazione di componenti e dispositivi elettronici flessibili, così come possibile sostituto per l'ossido di indio-stagno come conduttore trasparente nei display flessibili. I ricercatori della Rice University hanno ora usato una serie di modelli computazionali per dimostrare che la flessibilità del grafene può essere sfruttata anche in un'altra maniera e cioè per alterare le sue proprietà elettriche.

Su Journal of Physical Chemistry Letters i ricercatori della Rice hanno pubblicato i dettagli di una ricerca portata avanti in collaborazione con uno scienziato di Mosca, nel contesto della quale hanno mostrato come sia possibile produrre nel grafene l'effetto flexoelettrico, cioè la capacità di un materiale di mostrare una spontanea polarizzazione elettrica come conseguenza di uno stress meccanico.

Il grafene ha ottime proprietà conduttive quando si trova in forma di foglio bidimensionale, così che tutti i suoi atomi possiedano una carica elettrica bilanciata. Se il foglio viene curvato, la nuvola di elettroni di legame sul lato concavo si comprime, mentre quella sul lato convesso si estende. Questo va a mutare il momento del dipolo elettrico che è una misura della polarità complessiva e determina come gli atomi polarizzati interagiscono con campi elettrici esterni.

I ricercatori hanno quindi determinato come qualsiasi possibile curvatura del grafene possa condizionare il momento del dipolo. In questo modo sono riusciti a determinare un modo per calcolare in che modo le proprietà elettriche del grafene possano cambiare a seconda della sua geometria. "Mentre il momento del dipolo è zero per il grafene piatto o per i nanotubi cilindrici, tra queste due configurazioni c'è tutta la famiglia dei coni in cui i momenti di dipolo sono significativi e scalano linearmente con la lunghezza del cono" ha osservato Boris Yakobson, responsabile della ricerca, nel comunicato stampa della Rice University.

Yakobson vede anche nuovi potenziali impieghi grazie a quanto scoperto: "Una caratteristica di ampia portata è il calo della tensione lungo un foglio curvato. Questo può permettere di variare localmente la funzione lavoro e di rendere possibile una struttura a bande impilate con strati multipli. Potrebbe inoltre consentire la creazione di partizioni e cavità con un potenziale elettrochimico variabile, più "acido" o "basico" a seconda della curvatura nell'architettura tridimensionale del carbonio".