Le proprietà nascoste del biossido di Titanio

Le rivela uno studio pubblicato su Nature Communications a cui ha lavorato anche la ricercatrice UCBM Letizia Chiodo

28 aprile 2017 - Porta anche il nome della ricercatrice di Fisica della Materia UCBM, Letizia Chiodo, lo studio pubblicato su Nature Communications che svela le incredibili proprietà dell’anatase, un particolare tipo di biossido di Titanio (TiO2). Una scoperta che potrebbe cambiare radicalmente il modo di intendere le tecnologie che richiedono accumulo e utilizzo di energia ottenuta attraverso la luce.

Il biossido di titanio è infatti un materiale coinvolto in numerose applicazioni pratiche, tra cui il fotovoltaico e la fotocatalisi, usata nei processi di purificazione di aria e acqua (è il meccanismo mediante il quale, ad esempio, le superfici a vetri si autopuliscono quando esposte alla luce). Tuttavia celava ancora molti segreti sulle sue proprietà elettroniche e ottiche, nonostante decenni di studi sui meccanismi che inducono la luce assorbita a convertirsi in cariche elettriche.

Oggi lo studio internazionale coordinato dall’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), in collaborazione con il Max Planck Institute di Amburgo, l’Università Campus Bio-Medico di Roma e l’Università di Tor Vergata, ha rivelato che l’anatase ha delle caratteristiche particolari rispetto a molti semiconduttori tradizionali come il silicio, materiale con cui viene prodotta gran parte dei chip per i dispositivi tecnologici. 

Nello specifico, quando la luce colpisce un semiconduttore si possono creare coppie composte da una carica negativa (elettrone) ed una positiva (buca) chiamate eccitoni. Nel caso dell’anatase, i ricercatori hanno scoperto che, grazie alla struttura del cristallo, l'eccitone si comporta in modo particolare: è infatti molto stabile, anche quando il materiale viene ridotto a dimensioni nanometriche ed è sensibile a stimoli interni ed esterni come temperatura, pressione o eccesso di elettroni.

Questo lo rende un promettente candidato per la realizzazione di sensori a lettura ottica potenti e accurati, aprendo anche la strada all'uso dell'anatase nel settore dell’eccitonica, elettronica di nuova generazione in grado di spingersi ben oltre quella attuale in quanto ad accumulo di energia. Ma “la portata della scoperta è tanto più ampia – afferma Letizia Chiodo - poiché l’anatase di biossido di Titanio è un materiale molto economico e facile da fabbricare. Per questo – conclude - il nostro studio schiude interessanti possibilità per ottimizzarne le attuali applicazioni, immaginandone di future”.

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