High-pressure graphene press produces new crystalline structures / Stampa del grafene ad alta pressione produce nuove strutture cristalline
Researchers at Manchester University are formulating new crystalline structures at room temperature by placing compounds in a so-called nano-press made from graphene.
New research has shown that sealing molecules between two atomically thin sheets of graphene creates extreme pressure upon the molecules to modify their state, converting them to new crystals.
The Manchester University research group, led by Prof Rahul Nair, has published its findings in Nature Communications. The results demonstrate new methods of creating versatile 2D materials that have unique properties and numerous applications.
The graphene nano-press is made possible due to the material’s strength, which is greater than diamond. This allows extreme amounts of pressure to be exerted on trapped molecules without breaking the graphene layers. The two-stacked layers also create a self-sealing envelope around the trapped molecules to contain them.
In a statement, Prof Nair said: “Due to this extreme high pressure and large confinement of trapped molecules, these graphene enclosures effectively act as a nano-scale pressure cooker which works at room temperature.”
Graphene, first isolated and studied at the University in 2004, demonstrated that two-dimensional materials have extraordinary properties that could change how items such as electronics, composites, batteries are manufactured.
Since then, a family of 2D crystals have since been discovered, increasing scientists’ knowledge and understanding of atomically-thin materials beyond graphene. These new nano-crystals expand the toolkit with which researchers can work to create future devices and applications.
2D crystals of copper oxide, magnesium oxide and calcium oxide were produced using this new approach at room temperature, which was previously thought to be impossible. Conversion of salt solutions such as copper sulphate, or magnesium chloride usually requires exposure to intense heat and pressure to create these reactions. This new method incurs the same results at room temperature via the pressure created in a 1nm enclosure between two graphene layers.
Current research within the 2D materials field focuses on fabricating heterostructures made by layering different atomically thin materials and studying various heterostructure devices, such as nano-sized LEDs. This new research also allows scientists to understand the effect of trapped molecules within new heterostructure devices, which could help or disrupt their work.
ITALIANO
I ricercatori di Manchester University stanno formulando nuove strutture cristalline a temperatura ambiente, ponendo i composti in un cosiddetto nano-stampa a base di grafene.
Una nuova ricerca ha dimostrato che le molecole di tenuta tra due fogli atomicamente sottili di grafene crea una pressione estrema sulle molecole da modificare il loro stato, permettendo la loro conversione in nuovi cristalli.
Il gruppo di ricerca dell'Università di Manchester, guidati dal prof Rahul Nair, ha pubblicato i suoi risultati in Nature Communications. I risultati dimostrano nuovi metodi di creazione di materiali 2D versatili che hanno proprietà uniche e numerose applicazioni.
Il grafene nano-stampa è reso possibile grazie alla forza del materiale, che è più grande di quella del diamante. Questo permette di esercitare una estrema quantità di pressione sulle molecole intrappolate senza rompere gli strati di grafene. Gli strati di due facce sovrapposte creano anche una busta autosigillante intorno alle molecole intrappolate per contenerli.
In una dichiarazione, il prof Nair ha detto: "A causa di questa estrema alta pressione e grande confinamento di molecole intrappolate, queste custodie di grafene possono efficacemente agire come una pentola a pressione nano-scala che funziona a temperatura ambiente."
Il grafene, prima isolato e studiato presso l'Università nel 2004, ha dimostrato che i materiali bidimensionali hanno proprietà straordinarie che potrebbero cambiare gli elementi utilizzati in elettronica, materiali compositi, e produzione di batterie.
Cristalli 2D di ossido di rame, ossido di magnesio e ossido di calcio sono stati prodotti utilizzando questo nuovo approccio a temperatura ambiente, che in precedenza era ritenuto impossibile. Conversione di soluzioni saline quali solfato di rame, cloruro di magnesio o di solito richiede esposizione al calore intenso e pressione per creare queste reazioni. Questo nuovo metodo comporta gli stessi risultati a temperatura ambiente tramite la pressione creata in un involucro di 1 nm tra due strati di grafene.
La ricerca attuale nel campo dei materiali 2D si concentra sulla fabbricazione di eterostrutture fatte da stratificazione di diversi materiali atomicamente sottili e studiando vari dispositivi di eterostruttura, come i LED di dimensioni nanometriche. Questa nuova ricerca consente inoltre agli scienziati di comprendere l'effetto delle molecole intrappolate all'interno di nuovi dispositivi eterostruttura, che potrebbero aiutare o intralciare il loro lavoro.
Da:
http://www.theengineer.co.uk/high-pressure-graphene-press-produces-new-crystalline-structures/?cmpid=tenews_2429976
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