Un gruppo congiunto di ricercatori di Skoltech, dell'Università di Tromsø (Norwegian Arctic University), dell'Istituto di chimica dello stato solido e meccanochimica SB RAS (ICHCT SB RAS) ha eseguito un'analisi teorica delle proprietà dei film di diamante ultrasottili. Il gruppo ha determinato quali di essi sono adatti per display con emissione di campo, questo è stato comunicato al servizio informazioni e al servizio stampa di Skoltech. Lo studio è pubblicato sulla rivista del primo quartile ACS Applied Materials & Interfaces.
Questi schermi piatti sono stati originariamente sviluppati insieme ai display LCD che ora sono comuni. E la tecnologia dei film diamantati ultrasottili presenta potenziali vantaggi: basso consumo energetico, ampio angolo di visione e inerzia: - i pixel cambiano colore rapidamente.
Diaman è un film diamantato ultrasottile ottenuto mettendo due o più strati di grafene uno sopra l'altro e attaccando atomi di fluoro, idrogeno o altri elementi alle superfici esterne di questa struttura. Di conseguenza, il grafene viene piegato e i suoi strati vengono combinati in un diamante piatto. Tale materiale può essere adatto per display di computer, telefoni, televisori e altri dispositivi con emissione di campo grazie alle sue proprietà elettroniche. Tuttavia, le proprietà dei diamani sono difficili da calcolare e dipendono da molti parametri.
Skoltech Senior Lecturer del Energy Transition Project Center
“Abbiamo esaminato vari diamanti dal punto di vista dell'influenza di una serie di fattori sulle loro proprietà elettroniche, e quindi sulla loro applicabilità nei display di emissione di campo. In totale sono stati presi in considerazione 60 film diamantati ultrasottili: questo numero si ottiene moltiplicando tre variabili. Innanzitutto, il numero di strati di carbonio potrebbe essere compreso tra uno e sei. In secondo luogo, il tipo di atomi che ricoprono la superficie dei film: fluoro o idrogeno. In terzo luogo, gli strati di grafene possono essere spostati l'uno rispetto all'altro; in questo caso, sono state studiate cinque varianti del loro orientamento reciproco".
Nel loro studio, gli scienziati hanno calcolato una caratteristica chiave per ciascuna delle 60 configurazioni del diamante, vale a dire quanta energia è necessaria per staccare un elettrone dalla superficie del film diamantato. Questo parametro è importante per i display a emissione di campo, poiché utilizzano la radiazione elettronica per illuminare i pixel sullo schermo. Quindi meno energia viene utilizzata, meglio è. Questo valore dipende dal cosiddetto band gap del materiale: quali stati energetici sono disponibili per gli elettroni in esso e quali no. Gli autori dello studio hanno anche calcolato questa zona e la configurazione del diamante più ottimale per i display è di sei strati, idrogenazione (cioè idrogeno, non fluoro) e orientamento del film di carbonio con la superficie.
Inoltre, i momenti di dipolo superficiale influenzano le proprietà elettroniche dei diamani, inclusa l'emissione di elettroni. Pertanto, le informazioni ottenute sono preziose per lo sviluppo di display a emissione di campo e la selezione di materiali alternativi per questi dispositivi.
Senior Research Fellow di ICTTM SB RAS, Arctic University of Norway, primo autore dello studio
“Oltre alle proprietà elettroniche, abbiamo determinato i momenti di dipolo superficiale creando un approccio semi-quantitativo basato sulla scala di elettronegatività sviluppata da me e dal professor Oganov alla Skoltech. Questo approccio consente di evitare complessi e lunghi calcoli di principi primi e di prevedere la reattività della superficie di nuovi materiali bidimensionali».
bbabo.ℵet