Nuova scoperta Unimore, il grafene per celle solari e superbatterie

E’ stato pubblicato sulla prestigiosa rivista ACS Nano, dedicata alla ricerca delle Nanoscienze e Nanotenologie, uno studio sulle proprietà del grafene depositato su rame coordinato dalla prof.ssa Maria Clelia Righi del Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche - FIM di Unimore e dal suo collaboratore Paolo Restuccia, attualmente presso Imperial College di Londra in collaborazione con il Dipartimento di Fisica dell’Università di Basilea.

“Il grafene – spiega la prof.ssa Maria Clelia Righi - è un foglio di carbonio dello spessore di un atomo. Dalla sua scoperta, premiata con il Nobel nel 2010, il grafene è diventato un materiale strategico per applicazioni in numerosissimi settori, dall’ elettronica alla tribologia. Fogli di grafene privi di difetti ed impurezze possono essere prodotti mediante la deposizione di molecole organiche su metalli di transizione. Tuttavia, l’interazione con il substrato metallico influenza le eccezionali proprietà ottiche ed elettroniche del grafene, sminuendole”.

Mediante esperimenti condotti con il microscopio a forza atomica, un gruppo di ricercatori dell’Università di Basilea ha mostrato che è possibile superare questo ostacolo intercalando bromuro di potassio tra grafene e rame. Il team guidato dalla prof.ssa Righi di Unimore ha spiegato il motivo per cui questo sale, a differenza di altri come il cloruro di sodio, ama “intrufolarsi” tra il grafene e il substrato metallico. Le simulazioni ab initio, basate sulle equazioni della meccanica quantistica, condotte dai ricercatori Unimore hanno inoltre mostrato che il processo di intercalazione è sufficiente a disaccoppiare il grafene dal metallo, preservandone le peculiari proprietà elettroniche.

“Questa scoperta – afferma la prof.ssa Maria Clelia Righi di Unimore – potrà essere sfruttata per disaccoppiare altri materiali bidimensionali dal substrato su cui poggiano con conseguenze rilevanti per numerose applicazioni, tra cui celle solari, batterie, supercondensatori, etc. La fruttuosa collaborazione con l’Università di Basilea rappresenta un successo per il nostro gruppo perché dimostra che le competenze sui metodi computazionali per lo studio dei materiali presenti in Unimore sono molto apprezzate in ambito internazionale e, combinate ad esperimenti di alto livello, possono essere di impatto per diversi settori scientifici, nel caso presente le nanoscienze”. 

Il gruppo di lavoro coordinato dalla dott.ssa M. Clelia Righi presso il Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche (FIM) di Unimore, e’ attualmente costituito da sei giovani ricercatori e si dedica allo studio computazionale dei materiali, con particolare riguardo per i materiali per ridurre l’attrito, e per le nanotecnologie. Il gruppo, attivo anche nello sviluppo di metodi di simulazione multi-scala, si avvale della collaborazione di scienziati afferenti a rinomati laboratori e industrie internazionali.