Il diamante conduce corrente: spiegate le cause e gli effetti
I risultati ottenuti suggeriscono che tale fenomeno sia comune, e che possa influenzare un ampio spettro di processi e di materiali
[06/12/2007]
l diamante non dopato è un eccellente isolante elettrico, ma in opportune condizioni può comportarsi come un buon conduttore. In particolare, la conduzione di corrente avviene lungo la sua superficie quando questa viene esposta all’aria. il curioso fenomeno fu scoperto nel 1989 da Maurice Landstrass e K. V. Ravi.
La sorgente di tale conduttività è rimasta incerta e materia di discussione fin da allora, il che è anche sorprendente per un materiale studiato per così tanto tempo. Ciò tuttavia non ha impedito di sfruttare il diamante a fini pratici, con la realizzazione di sensori biologici e chimici.
Recentemente si è proposta una spiegazione basata sull’ipotesi che avvenga un trasferimento di elettroni dal diamante a una coppia elettrochimica in un film di acqua adsorbito. La proposta ha avuto un consenso limitato, in parte perché si suppone la presenza di acqua adsorbita su un substrato estremamente idrofobico e in parte perché l’energetica e la dinamica della coppia elettrochimica proposta sono problematiche.
Ora, grazie a una serie di misure elettrochimiche, Vidhya Chakrapani e colleghi della Case Western Reserve University di Cleveland, negli Stati Uniti, hanno dimostrato come certa la presenza di una fase acquosa in superficie che i portatori di carica positivi responsabili della conduzione derivano dal trasferimento di elettroni all’ossigeno che si trova disciolto in tale fase.
I risultati, riportati nell’articolo pubblicato sull’ultimo numero della rivista “Le Scienze” (versione americana) e intitolato Charge Transfer Equilibria Between Diamond and an Aqueous Oxygen Electrochemical Redox Couple suggeriscono che tale fenomeno sia comune, e che possa influenzare un ampio spettro di processi e di materiali. I suoi componente di base, infatti, provengono tutti dall’umidità ambientale: ciò significa che può verificarsi ogniqualvolta i semiconduttori o altri solidi sono esposti all’aria umida.
La sorgente di tale conduttività è rimasta incerta e materia di discussione fin da allora, il che è anche sorprendente per un materiale studiato per così tanto tempo. Ciò tuttavia non ha impedito di sfruttare il diamante a fini pratici, con la realizzazione di sensori biologici e chimici.
Recentemente si è proposta una spiegazione basata sull’ipotesi che avvenga un trasferimento di elettroni dal diamante a una coppia elettrochimica in un film di acqua adsorbito. La proposta ha avuto un consenso limitato, in parte perché si suppone la presenza di acqua adsorbita su un substrato estremamente idrofobico e in parte perché l’energetica e la dinamica della coppia elettrochimica proposta sono problematiche.
Ora, grazie a una serie di misure elettrochimiche, Vidhya Chakrapani e colleghi della Case Western Reserve University di Cleveland, negli Stati Uniti, hanno dimostrato come certa la presenza di una fase acquosa in superficie che i portatori di carica positivi responsabili della conduzione derivano dal trasferimento di elettroni all’ossigeno che si trova disciolto in tale fase.
I risultati, riportati nell’articolo pubblicato sull’ultimo numero della rivista “Le Scienze” (versione americana) e intitolato Charge Transfer Equilibria Between Diamond and an Aqueous Oxygen Electrochemical Redox Couple suggeriscono che tale fenomeno sia comune, e che possa influenzare un ampio spettro di processi e di materiali. I suoi componente di base, infatti, provengono tutti dall’umidità ambientale: ciò significa che può verificarsi ogniqualvolta i semiconduttori o altri solidi sono esposti all’aria umida.
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