Il grafene è un materiale bidimensionale. Viene spesso definito il primo materiale 2D al mondo. È costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti in una struttura reticolare esagonale. Gli atomi di carbonio sono ibridati sp2, il che conferisce al grafene le sue proprietà uniche. Il grafene è un singolo strato di un solo atomo di spessore, che lo rende un materiale veramente bidimensionale.
Le proprietà fisiche del grafene, come l'eccezionale conduttività elettrica, l'elevata resistenza meccanica e la conduttività termica, hanno attirato l'attenzione e l'interesse della ricerca a livello mondiale. Il grafene ha un'ampia gamma di potenziali applicazioni, tra cui la microelettronica, l'optoelettronica (come le celle solari e i touchscreen), le batterie, i supercondensatori e il controllo termico.
Il grafene può essere prodotto attraverso un processo chiamato esfoliazione "top-down", in cui i fiocchi di grafene vengono staccati dalla grafite sfusa utilizzando un nastro adesivo. Tuttavia, questo metodo può produrre solo fiocchi di grafene piatti di dimensioni limitate ed è difficile controllare il numero di strati nei fiocchi di grafene. Per soddisfare i requisiti delle applicazioni pratiche, come una superficie ampia e un grafene di alta qualità con pochi difetti strutturali, sono stati sviluppati metodi alternativi come la deposizione da vapore chimico (CVD).
Il grafene CVD è quasi bidimensionale perché gli elettroni nel reticolo 2D possono muoversi solo tra gli atomi di carbonio. Ciò consente un'eccellente conduzione di elettricità attraverso i fogli di grafene. Oltre al grafene puro, l'ibridazione del grafene con altri materiali 2D, come i film di h-BN o WS2, può migliorare ulteriormente le proprietà e le potenziali applicazioni del grafene.
In sintesi, il grafene è un materiale bidimensionale costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti in una struttura reticolare esagonale. Ha proprietà fisiche eccezionali e ha suscitato un notevole interesse nella ricerca. Sebbene esistano metodi per produrre fiocchi di grafene, come l'esfoliazione, metodi alternativi come la CVD offrono scalabilità e capacità di produrre grafene di alta qualità.
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