Materiali elettronici essenziali: Parte 5 - Materiali a base di carbonio
1 Introduzione
I materiali a base di carbonio sono emersi come elementi trasformativi nei materiali elettronici grazie alle loro straordinarie proprietà fisiche, chimiche ed elettroniche. Il grafene, i nanotubi di carbonio (CNT) e i fullereni si distinguono come materiali versatili con applicazioni che vanno dai transistor ad alta velocità ai dispositivi avanzati per l'accumulo di energia. La notevole conduttività e resistenza meccanica del grafene, l'esclusiva struttura unidimensionale e la flessibilità dei CNT e la distinta configurazione molecolare e le caratteristiche di semiconduttori dei fullereni li hanno collettivamente posizionati come componenti fondamentali dell'elettronica moderna. Questo articolo esplora questi materiali, approfondendone i principi, i vantaggi e le applicazioni reali nei dispositivi elettronici, illustrando come il carbonio ridefinisca le possibilità dell'elettronica e della tecnologia.
2 Il grafene
Ilgrafene è un allotropo del carbonio in cui gli atomi di carbonio sono legati in ibridazione sp² per formare un singolo strato di grafene a reticolo esagonale a nido d'ape. Fullereni (C60), punti quantici di grafene, nanotubi di carbonio, nanoribbons, nanotubi di carbonio a parete multipla e nano corni possono essere costruiti utilizzando questa struttura cristallina del grafene. Strati impilati di grafene (più di 10 strati) formano la grafite, con gli strati tenuti insieme dalle forze di van der Waals e una spaziatura sul piano cristallino di 0,335 nanometri. Il grafene ha eccellenti proprietà ottiche, elettriche e meccaniche e ha importanti applicazioni nella scienza dei materiali, nella micro e nanofabbricazione, nell'energia, nella biomedicina e nella somministrazione di farmaci ed è considerato un materiale rivoluzionario per il futuro.
2.1 Struttura e proprietà del grafene
La disposizione degli atomi di carbonio all'interno del grafene è legata con orbitali ibridati sp2 come negli strati monoatomici di grafite e presenta le seguenti caratteristiche: gli atomi di carbonio hanno quattro elettroni di valenza, tre dei quali generano legami sp2, cioè ogni atomo di carbonio contribuisce con un elettrone non legato situato negli orbitali pz, gli orbitali pz degli atomi vicini sono orientati perpendicolarmente al piano possono essere formati in un legame π, i legami π appena formati sono allo stato semi-riempito. Lo studio conferma che il numero di coordinazione degli atomi di carbonio nel grafene è 3, la lunghezza del legame tra ogni due atomi di carbonio vicini è di 1,42 × 10-10 m e l'angolo tra legame e legame è di 120°. Oltre ai legami σ che si collegano con altri atomi di carbonio per formare una struttura a nido d'ape di un anello esagonale, gli orbitali pz perpendicolari al piano dello strato di ciascun atomo di carbonio possono formare grandi legami π con più atomi che attraversano l'intero strato (simili ad anelli di benzene), con conseguente eccellente conducibilità elettrica e proprietà ottiche.
Fig. 1 Il grafene è una struttura a strato singolo di atomi di carbonio
Il grafene ha una mobilità dei portatori di circa 15.000 cm2/(V-s) a temperatura ambiente, un valore più di 10 volte superiore a quello del silicio e più del doppio di quello dell'antimoniuro di indio (InSb), la sostanza con la più alta mobilità dei portatori conosciuta. In alcune condizioni specifiche, come le basse temperature, la mobilità dei portatori del grafene può raggiungere addirittura i 250.000 cm2/(V-s). A differenza di molti altri materiali, la mobilità degli elettroni del grafene è meno influenzata dalle variazioni di temperatura e la mobilità degli elettroni del grafene a singolo strato è di circa 15.000 cm2/(V-s) a qualsiasi temperatura compresa tra 50 e 500K.
Inoltre, l'effetto Hall quantistico a semi-integrale dei portatori di elettroni e dei portatori di buche nel grafene può essere osservato modificando il potenziale chimico attraverso l'azione di un campo elettrico e gli scienziati hanno osservato questo effetto Hall quantistico nel grafene a temperatura ambiente. I portatori nel grafene seguono uno speciale effetto di tunneling quantistico e non si ritraggono quando incontrano impurità, il che è la ragione della superconduttività locale del grafene e della sua altissima mobilità dei portatori. Nel grafene né gli elettroni né i fotoni hanno massa a riposo; la loro velocità è una costante che non ha alcuna relazione con l'energia cinetica.
Il grafene è un semiconduttore a campo zero perché le sue bande di conduzione e di valenza si incontrano nel punto di Dirac. La zona di Brillouin, il bordo dello spazio di quantità di moto nelle sei posizioni del punto di Dirac, è divisa in due serie di triplette equivalenti. Al contrario, i semiconduttori convenzionali hanno tipicamente Γ come punto maggiore con momento zero.
2.2 Applicazioni del grafene
Circuiti integrati: Il grafene ha un grande potenziale nel campo dei circuiti integrati grazie alla sua eccellente conducibilità elettrica e termica. Ad esempio, IBM ha sviluppato con successo circuiti integrati fatti di wafer di grafene che funzionano come mixer RF a banda larga fino a 10 GHz. Inoltre, il grafene è stato utilizzato nella fabbricazione di circuiti integrati 3D per risolvere i problemi di dissipazione del calore e di interferenza elettromagnetica.
Transistor a effetto di campo (FET): I FET di grafene sono ideali come materiali di canale grazie all'elevata mobilità dei portatori e allo spessore atomico. I FET di grafene sono utilizzati sia nei circuiti analogici che in quelli digitali. Nei circuiti analogici, i FET di grafene possono essere utilizzati per applicazioni RF; nei circuiti digitali, metodi come il drogaggio chimico possono aprire il bandgap del grafene e migliorare il suo rapporto di corrente di commutazione, aumentando così il suo potenziale di utilizzo nei dispositivi logici digitali.
Fig. 2 Costruzione del transistor a effetto di campo al grafene (GFET)
Diodo organico a emissione di luce (OLED): Il grafene viene utilizzato come elettrodo conduttivo trasparente per gli OLED, sostituendo il tradizionale materiale ITO grazie alla sua trasmissione della luce e alla sua conduttività. I dispositivi OLED con elettrodi di grafene sono paragonabili agli elettrodi di ITO in termini di proprietà ottiche e meccaniche e il grafene è più flessibile, il che favorisce la produzione di dispositivi di visualizzazione pieghevoli.
Sensori chimici: L'elevata superficie specifica del grafene e la sua sensibilità all'ambiente gli conferiscono un grande potenziale nel campo dei sensori chimici. I sensori chimici al grafene possono essere utilizzati per rilevare vari gas come NO2 e NH3 con un'elevata sensibilità e bassi limiti di rilevamento.
Dispositivi optoelettronici: Il grafene mostra un grande potenziale nel campo dei dispositivi optoelettronici grazie alle sue proprietà fisico-chimiche uniche. Tra i suoi vantaggi vi sono l'elevata conducibilità elettrica, l'ampio assorbimento spettrale, la mobilità ultraveloce dei portatori e la buona flessibilità meccanica. Le ampie proprietà di assorbimento spettrale e la rapida dinamica elettronica del grafene consentono un'efficiente rilevazione dall'ultravioletto all'infrarosso lontano nei fotorivelatori e sono adatte alle comunicazioni in fibra ottica ad alta velocità e alla rilevazione del terahertz. Come materiale conduttivo trasparente, il grafene è ampiamente utilizzato nelle celle solari organiche e nelle celle solari a calcogenuro per migliorare l'efficienza di conversione fotovoltaica e supportare dispositivi flessibili e indossabili. Può anche essere utilizzato come anodo trasparente nei diodi a emissione luminosa o combinato con altri materiali per migliorare le proprietà luminescenti dei display flessibili e dei dispositivi OLED. Inoltre, il grafene è ampiamente utilizzato nei modulatori ottici e nei laser ultraveloci grazie alla sua elevata risposta ottica non lineare, che consente un'efficiente modulazione del segnale ottico e l'emissione di impulsi laser ultraveloci. La sua flessibilità e trasparenza favoriscono inoltre lo sviluppo di dispositivi optoelettronici flessibili, come display curvi e pelli elettroniche.
3 Nanotubi di carbonio (CNT)
Inanotubi di carbonio, un materiale quantistico unidimensionale con una struttura particolare, hanno dimensioni radiali dell'ordine dei nanometri e dimensioni assiali dell'ordine dei micrometri, e il tubo è essenzialmente sigillato a entrambe le estremità. I nanotubi di carbonio sono costituiti principalmente da atomi di carbonio disposti in modo esagonale per formare tubi circolari coassiali con diverse decine di strati. La distanza tra gli strati è fissata a circa 0,34 nm e il diametro è in genere di 2-20 nm. I nanotubi di carbonio possono essere classificati in dente di sega, a poltrona e a spirale, in base ai diversi orientamenti degli esagoni di carbonio lungo la direzione assiale. Tra questi, i nanotubi di carbonio a spirale sono dotati di chiralità, mentre i nanotubi di carbonio a dente di sega e armchair non presentano chiralità.
3.1 Struttura e proprietà dei nanotubi di carbonio
Gli atomi di carbonio nei nanotubi di carbonio sono prevalentemente ibridati sp2, mentre la struttura reticolare esagonale ha un certo grado di flessione, formando una topologia spaziale, che può formare alcuni legami ibridati sp3, cioè la formazione di legami chimici allo stesso tempo con un'ibridazione mista dello stato sp2 e sp3, e questi orbitali p si sovrappongono l'un l'altro per formare legami π di grandi dimensioni altamente esoticizzati all'esterno del foglio di grafene dei nanotubi di carbonio. I grandi legami π sulla superficie esterna dei nanotubi di carbonio sono la base chimica del legame non covalente tra i nanotubi di carbonio e alcune macromolecole con proprietà di coniugazione.
Fig. 3 Struttura dei nanotubi di carbonio
I risultati della spettroscopia di fotoelettroni dei nanotubi di carbonio a parete multipla mostrano che sia i nanotubi di carbonio a parete singola sia i nanotubi di carbonio a parete multipla combinano alcuni gruppi funzionali sulle loro superfici, e i nanotubi di carbonio ottenuti con diversi metodi di preparazione hanno strutture superficiali diverse a causa dei diversi metodi di preparazione e dei processi di post-elaborazione. In generale, i nanotubi di carbonio a parete singola hanno una maggiore inerzia chimica e le loro superfici sono più pure, mentre le superfici dei nanotubi di carbonio a parete multipla sono molto più attive e incorporano un gran numero di gruppi superficiali, come i gruppi carbossilici. I risultati del rilevamento della superficie dei nanotubi di carbonio mediante spettroscopia elettronica a raggi X ad angolo variabile mostrano che la superficie dei nanotubi di carbonio a parete singola è chimicamente inerte e la struttura chimica è relativamente semplice; con l'aumento del numero di strati della parete del nanotubo di carbonio, i difetti e la reattività chimica aumentano e la struttura chimica della superficie tende a complicarsi. La struttura chimica dello strato interno di atomi di carbonio è relativamente singola, la composizione chimica dello strato esterno di atomi di carbonio è più complessa e spesso sullo strato esterno di atomi di carbonio si deposita una grande quantità di carbonio amorfo. A causa della disomogeneità delle strutture fisiche e chimiche, un gran numero di atomi di carbonio superficiali nei nanotubi di carbonio presentano microambienti superficiali diversi e quindi anche una disomogeneità energetica.
I nanotubi di carbonio non sono sempre rettilinei, ma presentano aree localizzate di convessità e concavità, dovute all'emergere di pentagoni ed eptagoni durante la preparazione esagonale. Se il pentagono compare esattamente sulla punta del nanotubo di carbonio, forma il sigillo del nanotubo di carbonio. Quando compare l'eptagono, il nanotubo è concavo. Questi difetti topologici possono modificare la struttura elicoidale dei nanotubi di carbonio e la struttura della banda di energia elettronica nelle vicinanze dei difetti viene alterata. Inoltre, due nanotubi di carbonio vicini non sono direttamente incollati tra loro, ma sono tenuti a distanza.
Fig. 4 Configurazione dell'instabilità da buckling di nanotubi di carbonio con difetti di vacanza poliatomici sotto carico assiale: (a) nanotubi di carbonio con difetti di vacanza poliatomici distribuiti lungo la direzione assiale; (b) nanotubi di carbonio con difetti di vacanza poliatomici distribuiti lungo la direzione circonferenziale.[1]
Gli elettroni P degli atomi di carbonio sui nanotubi di carbonio formano un'ampia gamma di legami π fuori dominio e, a causa del significativo effetto di coniugazione, i nanotubi di carbonio presentano alcune particolari proprietà elettriche. Per i nanotubi di carbonio metallici, la banda di valenza e la banda di conduzione sono parzialmente sovrapposte, equivalenti a una banda energetica mezza piena, gli elettroni possono muoversi liberamente, mostrando una conduttività simile a quella dei metalli; mentre i nanotubi di carbonio semiconduttori hanno un piccolo band gap tra la banda di valenza e la banda di conduzione, e gli elettroni della banda di valenza possono saltare alla banda di conduzione a temperatura ambiente per condurre elettricità.
I nanotubi di carbonio hanno una buona conducibilità elettrica perché la loro struttura è identica a quella lamellare della grafite. La teoria prevede che la loro conducibilità elettrica dipenda dal diametro del tubo e dall'angolo di elica della parete del tubo. Quando il diametro del tubo dei CNT è superiore a 6 nm, la conducibilità elettrica diminuisce; quando il diametro del tubo è inferiore a 6 nm, i CNT possono essere visti come fili quantici unidimensionali con una buona conducibilità elettrica. È stato riportato che Huang ha considerato superconduttori i nanotubi di carbonio con un diametro di 0,7 nm e, sebbene la loro temperatura di transizione superconduttiva sia solo di 1,5 × 10-4 K, ciò fa presagire la prospettiva dei nanotubi di carbonio nel campo della superconduttività.
Il vettore Ch è comunemente utilizzato per rappresentare la direzione della disposizione atomica sui nanotubi di carbonio, dove Ch = na1 + ma2, indicato come (n, m). dove a1 e a2 indicano rispettivamente i due vettori base e (n, m) è strettamente correlato alla conduttività elettrica dei nanotubi di carbonio. Per un dato nanotubo (n, m), se esiste 2n + m = 3q (q è un numero intero), allora questa direzione mostra metallicità ed è un buon conduttore, altrimenti si comporta come un semiconduttore. Per la direzione n = m, i nanotubi di carbonio presentano una buona conduttività elettrica, con una conduttività che in genere arriva a 10.000 volte quella del rame.
3.2 Applicazioni dei nanotubi di carbonio
EFET: I nanotubi di carbonio hanno un'eccellente conduttività elettronica e stabilità termica, che li rende ideali per la produzione di EFET ad alte prestazioni. I dispositivi a campo elettronico, come i tubi immagine, gli schermi fluorescenti e i microlaser, sono utilizzati principalmente nella microelettronica e nell'optoelettronica. Queste proprietà dei nanotubi di carbonio migliorano significativamente le prestazioni di emissione di questi dispositivi.
Sensori elettronici: I nanotubi di carbonio sono ampiamente utilizzati anche nei sensori elettronici. Grazie alla loro altissima sensibilità, possono percepire piccoli cambiamenti fisici nell'ambiente circostante e rimanere stabili in condizioni estreme, come le alte temperature. I nanotubi di carbonio stanno guadagnando attenzione come nuovo materiale per i sensori, soprattutto nel campo dell'elettronica flessibile.
Fig. 5 Compositi di nanotubi di carbonio a base di ossido di cobalto e manganese per migliorare le prestazioni dei sensori
Celle solari: I nanotubi di carbonio sono stati utilizzati anche nelle celle solari con risultati notevoli. Anche se i dettagli specifici non sono descritti in dettaglio nei risultati della ricerca, si può ipotizzare che la loro applicazione negli effetti fotovoltaici possa migliorare l'efficienza e la stabilità delle celle solari.
4 Fullereni
Il fullerene, una molecola cava composta interamente da carbonio, ha forma sferica, ellissoidale, colonnare o tubolare. Il fullerene è strutturalmente simile alla grafite, che è costituita da strati di grafene impilati con anelli a sei membri, mentre il fullerene contiene non solo anelli a sei membri, ma anche anelli a cinque membri e, occasionalmente, anelli a sette membri. In base al numero totale di atomi di carbonio, i fullereni possono essere classificati come C20, C60, C70, C76, C80 e così via. Tra questi, il fullerene più piccolo è il C20. La struttura a gabbia altamente simmetrica del C60 gli conferisce un'elevata stabilità e pertanto è il più studiato della famiglia dei fullereni.
Fig. 6 Struttura dei fullereni
Il fullerene è uno dei più importanti nanomateriali contenenti carbonio degli ultimi anni, grazie alla sua esclusiva struttura a zero dimensioni. Inoltre, i fullereni hanno speciali proprietà ottiche, conduttività elettrica e proprietà chimiche, per cui i fullereni e i loro derivati sono stati ampiamente utilizzati nei settori dell'elettricità, della luce, del magnetismo e della scienza dei materiali.
4.1 Struttura e proprietà dei fullereni
Dal punto di vista matematico, i fullereni sono tutti strutturati come poliedri convessi con facce pentagonali ed esagonali. Il fullerene più piccolo è il C20 con una configurazione ortodecaedrica. Non esistono fullereni con 22 vertici, poi ci sono tutti i fullereni con C2n, n=12, 13, 14, ecc. Il numero di pentagoni in tutte le strutture fullereniche è 12 e il numero di esagoni è n-10.
Dopo che è stato possibile produrre il C60 in grandi quantità, sono state scoperte molte delle sue proprietà; ben presto Haddon et al. hanno scoperto che il C60 drogato con metalli alcalini aveva un comportamento metallico, e nel 1991 il C60 drogato con potassio è risultato avere un comportamento superconduttore a 18 K, la più alta temperatura di superconduzione molecolare fino ad oggi, e in seguito sono state scoperte un gran numero di proprietà superconduttrici dei fullereni drogati con metalli. È stato dimostrato che la temperatura di transizione superconduttiva aumenta con il volume cellulare dei fullereni drogati con metalli alcalini. Il cesio può formare gli ioni di metallo alcalino più grandi, quindi i materiali fullereni drogati con cesio sono stati ampiamente studiati e recentemente sono state riportate le proprietà superconduttive del Cs3C60As a 38 K, anche se ad alta pressione. Quello con la più alta temperatura di transizione superconduttiva a 33 K a pressione atmosferica è il Cs2RbC60. La teoria BCS della superconduttività nei solidi di C60 suggerisce che la temperatura di transizione superconduttiva aumenta con l'aumentare del volume delle celle perché la spaziatura tra le molecole di C60 è correlata a un aumento della densità di stati al livello energetico N di Fermi (εF), per cui gli scienziati hanno fatto un gran lavoro cercando di aumentare le distanze tra le molecole di fullerene, in particolare inserendo molecole neutre nel reticolo A3C60 per aumentare la spaziatura mantenendo invariata la valenza del C60. Tuttavia, questa tecnica di amminazione ha inaspettatamente prodotto proprietà nuove e particolari dei complessi di inserimento del fullerene: la transizione di Mott-Hubbard e la relazione tra l'orientamento/ordine orbitale delle molecole di C60 e la struttura magnetica. Il solido di C60 è composto da forze debolmente interagenti, è quindi un solido molecolare e conserva le proprietà di una molecola. I livelli energetici discreti di una molecola di C60 libera sono solo debolmente diffusi nel solido, il che si traduce in uno stretto band gap non sovrapposto nel solido di soli 0,5 eV. Nei solidi di C60 non drogati, con una banda hu a 5 volte come livello energetico HOMO e una banda t1u a 3 volte come livello energetico LUMO vuoto, questo sistema è band-forbidden. Ma quando il solido C60 viene drogato con atomi di metallo, questi ultimi danno la possibilità di occupare gli elettroni della banda t1u o alcuni degli elettroni della banda 3x t1g e talvolta assumono un carattere metallico. Sebbene la sua banda t1u sia parzialmente occupata, secondo la teoria BCS la banda t1u di A4C60 dovrebbe avere proprietà metalliche, ma è un isolante; questo paradosso può essere spiegato dall'effetto Jahn-Teller, in cui la deformazione spontanea di una molecola ad alta simmetria porta alla scissione dei suoi orbitali concatenati guadagnando così energia elettronica. Questa interazione elettrone-fonone di tipo Jahn-Teller è così forte nei solidi di C60 che può sconvolgere l'andamento della banda di valenza di un particolare stato di valenza. Le lacune a banda stretta o le forti interazioni tra gli elettroni e uno stato fondamentale condensato sono importanti per comprendere e spiegare la superconduttività dei solidi di fullerene. Il semplice modello di Mott-Hubbard produce stati fondamentali elettronici localizzati isolanti quando la repulsione elettronica reciproca è maggiore della larghezza di banda, il che spiega l'assenza di superconduttività nei solidi di C60 drogati con cesio a pressione atmosferica. La localizzazione degli elettroni t1u guidata dalle interazioni elettroniche oltre il punto critico genera gli isolanti di Mott e l'uso dell'alta pressione riduce la distanza dei fullereni l'uno dall'altro; a questo punto il solido C60 drogato con cesio mostra metallicità e superconduttività.
Non esiste una teoria completa sulla superconduttività dei solidi di C60, ma la teoria BCS è ampiamente accettata perché le forti interazioni tra gli elettroni e gli accoppiamenti elettrone-fonone di Jahn-Teller possono produrre coppie di elettroni che danno alte temperature di transizione isolante-metallo.
4.2 Applicazioni dei fullereni
Condensatori: I fullereni trovano importanti applicazioni nella produzione di condensatori ad alte prestazioni grazie alla loro buona conducibilità elettrica e stabilità chimica. La loro struttura molecolare unica migliora significativamente la conduttività e la densità di accumulo di energia degli elettrodi, aumentando al contempo la durata dei cicli e l'affidabilità dei condensatori. I supercondensatori potenziati con il fullerene sono in grado di immagazzinare e rilasciare grandi quantità di elettricità in un breve periodo con prestazioni stabili ed efficienti e sono ampiamente utilizzati nei dispositivi elettronici e nei sistemi di gestione dell'energia, fornendo una soluzione di alta qualità per l'accumulo di energia moderna.
Adesivo conduttivo: I fullereni possono essere utilizzati per preparare adesivi conduttivi con prestazioni eccellenti, che svolgono un ruolo importante nel fissaggio e nel collegamento dei componenti elettronici. Forniscono efficienti percorsi di trasporto degli elettroni e migliorano significativamente la conduttività. Rispetto agli adesivi conduttivi tradizionali, gli adesivi conduttivi a base di fullereni hanno una viscosità e una fluidità maggiori, pur mantenendo un'adesione eccellente, che è adatta per l'assemblaggio di dispositivi elettronici di precisione come pacchetti di chip, connessioni di circuiti flessibili, ecc. e soddisfa la domanda di applicazioni di adesivi conduttivi ad alta affidabilità.
Fig. 7 Applicazione degli FMNS nei supercondensatori. (a) Immagine al SEM di tubi di C60 μm ottenuti per carbonizzazione ad alta temperatura; (b) curve di carica-scarica di compositi fullerene/MnO2 (l'inserto mostra l'immagine al SEM dei compositi); (c) curve di carica-scarica di tubi di C70 μm ottenuti per attivazione KOH (l'inserto mostra l'immagine al SEM del materiale poroso).
Applicazioni optoelettroniche: Il fullerene, un materiale chiave nei dispositivi optoelettronici, presenta eccellenti proprietà di accettore di elettroni e prestazioni da semiconduttore di tipo n. La sua bassa probabilità di complesso portante e l'elevata mobilità degli elettroni lo rendono un materiale ideale per il trasporto degli elettroni. Le molecole di fullerene (ad esempio, C60 o C70) possono essere accoppiate con materiali semiconduttori organici di tipo p per migliorare efficacemente l'efficienza di separazione della carica e la stabilità delle prestazioni dei dispositivi, che sono ampiamente utilizzati nel fotovoltaico organico (OPV), nei transistor organici a effetto di campo (OFET) e nei fotorivelatori. Negli OPV, i fullereni agiscono come accettori di elettroni per migliorare l'efficienza di conversione fotoelettrica; negli OFET, i loro transistor mostrano prestazioni eccellenti in ambienti inerti e sono adatti per i driver dei display e i fotorivelatori; inoltre, i fullereni migliorano l'iniezione di elettroni e le capacità di trasferimento di corrente dei diodi a emissione di luce (OLED), fornendo un supporto tecnico per lo sviluppo di dispositivi optoelettronici ad alta efficienza.
5 Conclusioni
L'esplorazione di grafene, nanotubi di carbonio e fullereni sottolinea il vasto potenziale dei materiali a base di carbonio nel plasmare il futuro dell'elettronica. Le loro proprietà uniche - che si tratti dell'impareggiabile conduttività del grafene, dell'eccezionale flessibilità e resistenza alla trazione dei CNT o del peculiare comportamento elettronico e fotonico dei fullereni - hanno permesso di fare passi da gigante in diverse applicazioni come transistor, sensori, condensatori e dispositivi a emissione luminosa. Con il progredire della ricerca e delle tecnologie di produzione, questi materiali promettono di superare le sfide esistenti, aprendo la strada a una nuova era di sistemi elettronici innovativi, efficienti e sostenibili. La loro integrazione in tecnologie all'avanguardia porterà indubbiamente a progressi in campi che vanno dalle energie rinnovabili all'informatica di nuova generazione, consolidando il ruolo essenziale del carbonio nell'evoluzione dell'elettronica moderna.
Stanford Advanced Materials (SAM) è un fornitore chiave di materiali a base di carbonio di alta qualità, che supporta queste applicazioni critiche con soluzioni affidabili.
Riferimento
[1] Wang Lei, Zhang Ran-Ran, Fang Wei. Simulazione delle caratteristiche meccaniche statiche e dinamiche di nanotubi di carbonio e nano-peapodi di carbonio con difetti. Acta Phys. Sin., 2019, 68(16): 166101. doi: 10.7498/aps.68.20190594
[2] [1] Xu T, Shen W, Huang W, et al.Fullerene Micro/Nanostructures: Controlled Synthesis and Energy Applications[J].Materials Today Nano, 2020.DOI:10.1016/j.mtnano.2020.100081.
Letture correlate:
Materiali elettronici essenziali: Parte 2 - Carburo di silicio
