Il Tirreno

PISA. Il grafene si conferma “materiale delle meraviglie”. Un team di ricercatori dell'Istituto nanoscienze (Nano-Cnr) e dell'Istituto di fotonica e nanotecnologie (Ifn-Cnr) del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) ha osservato per la prima volta un fenomeno che potrebbe essere sfruttato per aumentare l'efficienza di dispositivi fotovoltaici come le celle solari: il grafene, sottoposto a impulsi luminosi estremamente brevi, innesca un processo di moltiplicazione a cascata degli elettroni.

Il risultato, che è stato ottenuto in collaborazione con Politecnico di Milano, Scuola Normale Superiore di Pisa e Università di Cambridge e Manchester, è pubblicato su Nature Communications.

«Studiare il comportamento degli elettroni nel reticolo bidimensionale di questo materiale, che è costituito da un foglio monoatomico di atomi di carbonio, è la chiave per capirne e sfruttarne al meglio le eccezionali proprietà: conduzione di elettricità e calore migliore del rame, leggerezza e resistenza maggiori dell'acciaio», spiega Marco Polini di Nano-Cnr di Pisa.

«Un aspetto ancora poco noto, per esempio, è cosa accade agli elettroni dopo che un lampo intenso e ultra-breve di luce li ha fortemente perturbati: abbiamo pertanto indagato le primissime fasi successive alla foto-eccitazione, quando gli elettroni, riscaldati dalla luce a temperature di migliaia di gradi, si raffreddano in un tempo brevissimo».

I ricercatori hanno dimostrato che in questo caso i fotoni incidenti innescano un processo di “moltiplicazione a cascata” degli elettroni.

«Si tratta di un fenomeno noto come “carrier multiplication”, grazie al quale, per ciascun fotone che viene assorbito dal grafene, più elettroni si mettono in moto e incrementano la corrente elettrica - continua Polini - La possibilità di innescare questo fenomeno potrebbe migliorare le prestazioni delle tecnologie fotovoltaiche e dei dispositivi optoelettronici in termini di efficienza, robustezza e risparmio energetico».

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