Logo Università degli Studi di Milano


Dipartimento di

 
 
Notizie  

Grafene non allineato

Il grafene è un materiale oggi considerato una superstar per le sue proprietà uniche. Al suo interno gli elettroni corrono velocissimi fino a raggiungere quasi la velocità della luce, e cento volte più veloci che nel silicio. Con forte resistenza agli sforzi meccanici e allo stesso tempo super-flessibile, appare l'ideale per progettare transistor super-veloci. Ma a questa possibilità si è opposta una delle proprietà del fantastico materiale: la sua capacità di condurre elettroni non può essere 'spenta' o annullata del tutto. Di qui l'impossibilità di poterlo utilizzare in dispositivi on-off, cioè in semplici interruttori. 
Il problema insorge perchè i mono-strati di grafene non hanno una bandgap o banda proibita, cioè un intervallo di energia in cui non esistono stati elettronici, e dal quale gli elettroni sono 'interdetti'. Senza la banda proibita, non c'è modo di controllare e modulare la corrente di elettroni. Un ostacolo quindi per lo sviluppo di strumentazione avanzata. 
In un recente passato, esperti di Berkeley sono riusciti a 'ingegnerizzare' bande proibite in strati doppi, o bi-strati di grafene, in maniera controllata. Ma anche in questo genere di bande proibite, per così dire 'artificiali', non si riusciva a interrompere completamente il flusso di corrente. E quindi si ripresentava lo stesso problema che si aveva in precedenza. 
Ultimamente, sempre a Berkeley, si è però visto che, a volte, anche una leggera imperfezione può portare a visuali inaspettate. Anche un leggerissimo difetto nell'allineamento di due mono-strati di grafene a formare un bi-strato, provoca dei cambiamenti nelle proprietà elettroniche. Basta una piccolissima rotazione (twist), fra i due strati, che si generano stati elettronici 'esotici', che fanno intravedere la via per superare il problema della banda proibita. Questo in direzione di future applicazioni. Ma si presentano aspetti anche di carattere 'fondamentale' , come sottolinea nel suo commento Nicola Manini:'Aver individuato e portato solida evidenza di una minuscola rotazione relativa tra i due piani costituenti un bilayer di grafene e` un notevole risultato. Gli effetti di questo twist geometrico sulla struttura elettronica, specialmente nella regione degli stati conduttivi vicino al livello di Fermi, sono inaspettati e non banali. Al di la` di potenziali conseguenze applicative, gli aspetti teorici di rottura spontanea di simmetria, con nascita di numeri quantici "esotici" di pseudospin chirale, sono affascinanti. La combinazione di misure sperimentali ARPES (fotoemissione risolta in angolo) con una sofisticata analisi teorica, discussi in un linguaggio chiaro e preciso, pone l'articolo pubblicato da Kim et al. su Nature Materials nella categoria dei lavori esemplari.' 


Lanfranco Belloni 

 

Link per leggere l'articolo

02 ottobre 2013
Torna ad inizio pagina