L’inserimento del grafene (2D-C) nei circuiti elettronici tramite giunzioni eseguite con metalli nobili (es. oro) o usando i classici metalli per saldatura (Stagno, Argento, ecc.) è ad oggi una delle sfide principali dal punto di vista soprattutto tecnologico. Di conseguenza l’attività di ricerca si focalizza sullo studio teorico-sperimentale delle interazioni chimico-fisiche che avvengono all’interfaccia di SiC rivestito da 1 o più strati di 2D-C e metalli liquidi quali oro e stagno. A questo scopo, si studia come la bagnabilità del SiC da parte di metalli liquidi viene influenzata dalla presenza di 2D-C all’interfaccia. L’interfaccia che si ottiene viene poi analizzata tramite diverse tecniche e parallelamente, vengono effettuate delle simulazioni tramite il metodo DFT. I risultati di questi indagine hanno notevole impatto. Difatti l’inserimento del 2D-C nei circuiti elettronici permetterà di produrre componenti elettronici e supercapacitori con potenziata trasmissione elettronica (FET) e piu’ resistenti alle alte temperature. Inoltre, è noto che il 2D-C puo’ essere prodotto in situ alle interfacce metallo/SiC. Infatti, un numero limitato di 2C-D possono crescere spontaneamente sulla superficie di SiC in particolari condizioni operative. Inoltre, a seconda del metallo, il 2D-C puo’ essere prodotto all’interfaccia tramite meccanismi di dissoluzione e precipitazione (Ag/SiC, Ni/SiC, etc.). Per finire, di recente abbiamo dimostrato sperimentalmente che metalli nobili quali Ir, Pt sono in grado di interagire allo stato solido con SiC provocandone la dissoluzione per produrre siliciuri e C. Il C prodotto, a sua volta e’ in grado di riarrangiarsi in 1 o piu’ strati di 2D-C a seconda delle condizioni operative (T e tempo). Questi risultati sono estremamente utili per sviluppare tecniche di giunzione per microcircuiti elettronici in grado di resistere ad alte temperature e ambienti corrosivi. Lo stesso approccio puo’ essere impiegato per progettare e produrre reattori catalitici a base di metalli nobili in grado di lavorare a piu’ alte temperature. L’attività di ricerca in questo ambito è volta a identificare i parametri operativi ideali per promuovere e controllare la crescita di 2D-C studiando le interazioni allo stato solido. L’ottizzazione della procedura è basata anche su studi e calcoli termodinamici dei diagrammi ternari Me-Si-C tramite il metodo CALPHAD.
Studi teorici e sperimentali delle interazioni solido-solido si eseguono anche per favorire l’adesione di nanoparticelle di Ag, Cu e Au su superfici a base di Ti. I risultati ottenuti vengono utilizzati per sviluppare rivestimenti antibatterici per impianti dentali.