Cerca nel blog

giovedì 22 marzo 2018

CNR: nuovo stato della materia scoperto nei nanotubi di carbonio

Nuovo stato della materia scoperto nei nanotubi di carbonio

Uno studio Cnr rivela che in questi cilindri ottenuti arrotolando il grafene, con raggio di pochi nanometri e lunghi quanto il diametro di un capello, si realizza l'isolante eccitonico, predetto mezzo secolo fa dal premio Nobel Walter Kohn e finora mai confermato in modo convincente. 

La ricerca, pubblicata su Nature Communications, aiuta a far luce sulla natura isolante o conduttiva dei nanotubi di carbonio.

Ricercatori dell'Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Nano-Cnr) hanno mostrato che nei nanotubi di carbonio si realizza spontaneamente un nuovo stato quantistico della materia, detto isolante eccitonico, predetto mezzo secolo fa dal premio Nobel Walter Kohn e finora mai confermato in modo definitivo. Lo studio, condotto in collaborazione con Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Sissa), Istituto officina dei materiali (Iom-Cnr) e Istituto struttura della materia (Ism-Cnr) del Consiglio nazionale delle ricerche, è stato pubblicato su Nature Communications.

I nanotubi di carbonio sono cilindri ottenuti dal grafene, materiale bidimensionale composto da un foglio di carbonio dello spessore di un solo atomo che, una volta arrotolato, forma tubi con raggio di pochi nanometri (un nanometro è pari a un miliardesimo di metro) e lunghi quanto il diametro di un capello. Finora il comportamento di una classe importante di nanotubi, in grado di condurre corrente elettrica, si spiegava supponendo che gli elettroni degli atomi di carbonio si muovessero facilmente e indipendentemente uno dall'altro per tutta la lunghezza, cioè che il materiale si comportasse come un metallo. I ricercatori di Nano-Cnr hanno invece dimostrato che quando un elettrone abbandona un atomo di carbonio non si muove liberamente ma si lega con la buca che lascia dietro di sé, formando una particella composita fatta dall'elettrone e dalla buca, detta eccitone.

"Abbiamo riprodotto il comportamento collettivo di tutti questi eccitoni grazie a simulazioni numeriche sofisticate e molto affidabili basate sulla meccanica quantistica", spiega Massimo Rontani di Nano-Cnr, "e verificato che gli elettroni sono liberi di spostarsi solo se viene fornita una quantità di energia sufficiente a dissolvere gli eccitoni. Questo significa che il nanotubo si comporta come un materiale isolante, un isolante eccitonico: si tratta di un fenomeno quantistico elusivo, a lungo inseguito".

I nanotubi sono un sistema ideale per la nanoelettronica, potendo funzionare come minuscoli fili conduttori, e lo studio, dimostrando per la prima volta l'esistenza dell'isolante eccitonico nei nanotubi di carbonio, permetterà di comprendere meglio il meccanismo per cui i nanotubi si comportano da metallo o da isolante. "In questa ricerca siamo ripartiti dall'inizio, ignorando l'opinione consolidata secondo cui l'isolante eccitonico non poteva esistere nei nanotubi di carbonio", spiega Daniele Varsano di Nano-Cnr. "Per arrivare a conclusioni affidabili sono state necessarie simulazioni numeriche sui supercalcolatori particolarmente complesse, rese possibili dal centro di eccellenza MaX, l'infrastruttura europea dedicata alla ricerca computazionale sui materiali guidata da Nano-Cnr. Grazie ai recenti sviluppi del calcolo ad alte prestazioni, l'high performance computing, è ora possibile predire proprietà della materia ancora inosservate, che fino a pochi anni fa si ritenevano irrealizzabili e relegate ai libri di testo".

Immagine: Un elettrone (rosso) lungo un nanotubo di carbonio è 'legato' alla buca (blu) che si lascia dietro e forma un eccitone.


La scheda
Chi: Istituto nanoscienze - unità di Modena - del Consiglio nazionale delle ricerche
Che cosa: scoperto nuovo stato quantistico della materia, detto isolante eccitonico, nei nanotubi di carbonio. Carbon nanotubes as excitonic insulators, D. Varsano, S. Sorella, D. Sangalli, M. Barborini, S. Corni, E. Molinari, M. Rontani. 


--
www.CorrieredelWeb.it

Nessun commento:

Posta un commento

Follow by Email

Disclaimer

Protected by Copyscape


Il CorrieredelWeb.it è un periodico telematico nato sul finire dell’Anno Duemila su iniziativa di Andrea Pietrarota, sociologo della comunicazione, public reporter e giornalista pubblicista, insignito dell’onorificenza del titolo di Cavaliere al merito della Repubblica Italiana.

Il magazine non ha fini di lucro e i contenuti vengono prodotti al di fuori delle tradizionali Industrie dell'Editoria o dell'Intrattenimento, coinvolgendo ogni settore della Società dell'Informazione, fino a giungere agli stessi utilizzatori di Internet, che così divengono contemporaneamente produttori e fruitori delle informazioni diffuse in Rete.

Da qui l’ambizione ad essere una piena espressione dell'Art. 21 della Costituzione Italiana.

Il CorrieredelWeb.it oggi è un allegato della Testata Registrata AlternativaSostenibile.it iscritta al n. 1088 del Registro della Stampa del Tribunale di Lecce il 15/04/2011 (Direttore Responsabile: Andrea Pietrarota).

Tuttavia, non avendo una periodicità predefinita non è da considerarsi un prodotto editoriale ai sensi della legge n.62 del 07/03/2001.

L’autore non ha alcuna responsabilità per quanto riguarda qualità e correttezza dei contenuti inseriti da terze persone, ma si riserva la facoltà di rimuovere prontamente contenuti protetti da copyright o ritenuti offensivi, lesivi o contrari al buon costume.

Le immagini e foto pubblicate sono in larga parte strettamente collegate agli argomenti e alle istituzioni o imprese di cui si scrive.

Alcune fotografie possono provenire da Internet, e quindi essere state valutate di pubblico dominio.

Eventuali detentori di diritti d'autore non avranno che da segnalarlo via email alla redazione, che provvederà all'immediata rimozione oppure alla citazione della fonte, a seconda di quanto richiesto.

Per contattare la redazione basta scrivere un messaggio nell'apposito modulo di contatto, posizionato in fondo a questa pagina.

Modulo di contatto

Nome

Email *

Messaggio *