Come vibrano gli atomi nelle nanostrutture di grafene?

Per comprendere materiali avanzati come le nanostrutture di grafene e ottimizzarli per dispositivi nella nano-, opto- e quantum-technology è fondamentale capire come i fononi - la vibrazione degli atomi nei solidi - influenzano le proprietà dei materiali. Ricercatori dell'Università di Vienna, dell'Advanced Institute of Science and Technology in Giappone, della società JEOL e dell'Università La Sapienza di Roma hanno sviluppato un metodo capace di misurare tutti i fononi esistenti in un materiale nanostrutturato. Si tratta di una svolta nell'analisi di materiali e dispositivi funzionali su scala nanometrica. Con questo esperimento pilota utilizzando nanostrutture di grafene questi ricercatori hanno dimostrato l'unicità del loro approccio, che sarà pubblicato sull'ultimo numero di Nature.

Importanti caratteristiche termiche, meccaniche, optoelettroniche e di trasporto dei materiali sono governate dai fononi: le onde vibrazionali atomiche che si propagano. Si deduce quindi che la determinazione di tali vibrazioni atomiche estese è cruciale per l'ottimizzazione dei dispositivi nanoelettronici. Le tecniche attualmente disponibili utilizzano metodi ottici e lo scattering anelastico di elettroni, raggi X e neutroni. Nonostante la sua importanza scientifica nell'ultimo decennio, nessuno di questi metodi è stato in grado di determinare tutti i fononi di un monostrato indipendente di materiali bidimensionali (2-D) come il grafene e le loro variazioni locali all'interno di un nanoribbonio di grafene, che sono a loro volta utilizzati come elementi attivi nella nano- e optoelettronica.