Le incredibili proprietà del penta-grafene

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Una collaborazione tra scienziati di università statunitensi, cinesi e giapponesi ha portato alla scoperta di una nuova variante strutturale del carbonio, il penta-grafene, una struttura bidimensionale monoatomica – un “foglio” – di carbonio in cui gli atomi sono disposti a pentagoni, come nella tipica pavimentazione che si trova in numerose strade del Cairo.

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La struttura esagonale del grafene

Come è risaputo il grafene è un materiale dalle proprietà ottiche e meccaniche straordinarie, con la resistenza meccanica del diamante e la flessibilità della plastica, composto da una struttura di atomi di carbonio disposti in esagoni regolari. Ogni variazione rispetto a questa struttura ideale è un difetto, ad esempio la presenza di un pentagono tra le celle esagonali deforma il foglio di grafene fino a fargli assumere una forma conica.

 

Qian Wang, una professoressa della Peking University, stava cenando in un ristorante a Bejing col marito quando ha avuto l’intuizione osservando una foto che rappresentava la tipica pavimentazione di una strada del Cairo. Lei e i suoi collaboratori hanno dunque iniziato a studiare la stabilità di una struttura simile e le sue eventuali proprietà meccaniche e ottiche.

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Pavimentazione di una strada de Il Cairo

 

I risultati dello studio – teorico, dato che il materiale non è stato ancora sintetizzato – sono sorprendenti: il penta-grafene non solo sarebbe meccanicamente stabile ma potrebbe essere superiore al grafene per certi aspetti. Tra le sue eccezionali proprietà la stabilità fino a temperature di oltre 700° Celsius, l’enorme resistenza meccanica, le caratteristiche elettriche che lo renderebbero un semiconduttore ideale. Come per il grafene il penta-grafene potrebbe essere inoltre arrotolato a formare nanotubi.

Alcune caratteristiche fisiche del penta-grafene risultano essere molto curiose: se ad esempio si stira il grafene lungo una direzione, questo si stirerà per un verso ma si contrarrà nella direzione perpendicolare; il pentagrafene invece si espanderebbe in entrambe le direzioni.

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La struttura del penta-grafene

Il passo successivo sarà quello di sintetizzare questo materiale per studiarlo sperimentalmente, ma gli scienziati sono convinti che il penta-grafene avrà importantissime applicazioni nei campi dell’elettronica, della medicina e delle nanotecnologie

Autore: Marcos Valdes

Author: Marcos Valdes

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