I ricercatori del Research Innovation Centre for Graphene and 2D Materials (RIC2D) e del Research Innovation Centre on CO2 and Hydrogen (RICH) della Khalifa University of Science and Technology hanno collaborato con altri ricercatori dell’Università di Manchester per creare un nuovo dispositivo che utilizza il grafene per trasformare le tecnologie di prossima generazione in celle a combustibile a idrogeno, informatica e catalisi.
La ricerca dimostra che le proprietà di un foglio di grafene possono essere regolate con l’ausilio di campi elettrici per ospitare in modo indipendente correnti di protoni ed elettroni, creando così le premesse per un dispositivo che svolge sia funzioni di memoria del computer sia funzioni logiche.
I ricercatori hanno pubblicato il loro articolo intitolato “Controllo del trasporto protonico e dell’idrogenazione nel grafene a doppia gate” su Nature, la rivista scientifica multidisciplinare.
Il dott. Ahmed Al Durra, vicepresidente senior, ricerca e sviluppo, Khalifa University, ha affermato: “La Khalifa University è lieta di guidare e collaborare tra le discipline su questa scoperta rivoluzionaria sul grafene. Presentata su Nature, questa svolta nella ricerca evidenzia i significativi progressi nelle applicazioni del materiale.
Crediamo fermamente che il nostro lavoro sugli aspetti computazionali di questa ricerca contribuirà allo sviluppo di future tecnologie basate sul grafene. Gli sforzi di ricerca dei centri RICH e RIC2D e delle principali università internazionali sono una vera testimonianza della forza della collaborazione.
“Il dott. Marcelo Lozada-Hidalgo, docente senior e Royal Society University Research Fellow presso l’Università di Manchester, scienziato, responsabile del contributo, ha affermato: “Ci auguriamo che questa comprensione della connessione tra proprietà di trasporto elettronico e ionico nelle interfacce elettrodo-elettrolita nei materiali 2D ispiri varie comunità, tra cui fisica, catalisi e scienza interfacciale.
È stato un piacere collaborare con RIC2D e il team della Khalifa University e non vediamo l’ora di molte altre collaborazioni tra entrambe le istituzioni.”Lo scienziato responsabile della Khalifa University è la dott. ssa Lourdes Vega, direttrice di RICH e responsabile tematico di Energia e idrogeno presso RIC2D, e il dott. Daniel Bahamon Garcia, ricercatore scientifico, RIC2D.
Il lavoro è stato svolto in collaborazione con altri scienziati dell’Università di Manchester e dell’Università di Cambridge nel Regno Unito e dell’Universidade Federal do Ceara in Brasile.
Utilizzando una tecnica nota come double gating, in cui il grafene è inserito tra elettroliti non acquosi e collegato a elettrodi gate su ciascun lato per indurre gli elettroni a fluire attraverso il foglio, i ricercatori hanno consentito il controllo indipendente del trasporto protonico e del chemisorbimento protonico (noto anche come idrogenazione).
Regolando con precisione le tensioni sugli elettrodi, gli autori sono riusciti a migliorare il flusso perpendicolare dei protoni attraverso il grafene.
Un’altra combinazione di tensioni ha indotto l’idrogenazione del reticolo cristallino e la relativa transizione verso uno stato isolante, che compromette la superiore conduttività elettrica del grafene interrompendo il flusso di elettroni attraverso il foglio.
Il dott. Vega ha affermato: “Tale controllo tra il trasporto di protoni e i due stati conduttivi (isolante e conduttore) è così robusto e riproducibile che può essere sfruttato per costruire un dispositivo che esegue sia funzioni di memoria che logiche in un computer, un traguardo importante perché combina le funzionalità di due dispositivi in uno ed elimina la necessità di altri circuiti per collegarli.
La scoperta può anche avere implicazioni nelle membrane conduttrici di protoni per l’idrogeno, la catalisi e la separazione degli isotopi”. RICH è l’unico centro dedicato negli Emirati Arabi Uniti e il primo nella regione, focalizzato sulla cattura, l’utilizzo e lo stoccaggio del carbonio, l’idrogeno e i suoi derivati e i combustibili sostenibili. RIC2D continua ad ampliare la sua gamma di collaborazioni per guidare le innovazioni nel grafene e nei materiali 2D.