Έξω πάμε καλά!

Πρόσφατα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Physical Review X» η μελέτη μιας ομάδας πέντε Ευρωπαίων ερευνητών για την παραγωγή του τεχνητού γραφένιου. Οι περισσότεροι από εσάς, φίλοι αναγνώστες, θα αγνοείτε τί είναι το «τεχνητό γραφένιο» ή, σε περίπτωση που γνωρίζετε, να μην σας ενδιαφέρει. Ωστόσο συνεχίστε την ανάγνωση διότι το άρθρο αυτό αφορά το Γαλάτσι καθώς σ’αυτή την ομάδα ερευνητών συμμετέχει και η Γαλατσιώτισσα Δρ. Ευτέρπη Καλεσάκη.

Να εξηγήσουμε πως «το τεχνητό γραφένιο είναι ένα πολύ λεπτό σούπερ υλικό και μπορεί να βοηθήσει στην κατασκευή πιο ευέλικτων και ελαφρύτερων ηλεκτρονικών και οπτικών συσκευών. Το γραφένιο ανακαλύφθηκε μόλις το 2004 και αποτελείται από ένα εξαγωνικό επίπεδο πλέγμα ατόμων άνθρακα με πάχος μόλις ενός ατόμου».
Η είδηση είναι πως ομάδα ερευνητών από Γαλλία, Ολλανδία και Γερμανία, με τη συμμετοχή της ερευνήτριας Ευτέρπης Καλεσάκη από το Πανεπιστήμιο του Λουξεμβούργου, ανέδειξε πρόσφατα την υψηλή δυναμική συστημάτων κυψελωτού πλέγματος αποτελούμενων από εφαπτόμενους ημιαγωγικούς νανοκρυστάλλους. Η επιτυχής ανάπτυξη αυτών των συστημάτων έγινε μόλις το 2013 από την ομάδα του καθηγητή Daniel Vanmaekelbergh στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης.
Η Δρ. Ευτέρπη Καλεσάκη, σε συνέντευξή της στο GoodNews.gr, επιβεβαιώνει ότι το σύστημα αυτό παρουσιάζει ό,τι θεωρείται πιο «hot» αυτή τη στιγμή στη φυσική και θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε εξελιγμένες εφαρμογές ηλεκτρονικής και οπτοηλεκτρονικής (λέιζερ, leds, φωτοβολταϊκά). Η μοναδικότητά του όμως έγκειται στη εν δυνάμει διττή του φύση: είναι το πρώτο με γεωμετρία παρόμοια με του γραφενίου (Nobel 2010) και ιδιότητες τοπολογικού μονωτή (Nobel 1985, Dirac 2012), δηλαδή οι προοπτικές αξιοποίησης του είναι τεράστιες και σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητες.
Η ομάδα που ανέλυσε με τεχνικές προσομοιώσεων τις ιδιότητες τέτοιων συστημάτων, απαρτίζεται από τους Christophe Delerue και Guy Allan από το Institut Superieur dElectronique et du Numerique, ISEN, Γαλλία), Cristiane Morais Smith από το Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης, Wouter Beugeling από το Max-Planck-Institut της Δρέσδης και τη Δρ. Ευτέρπη Καλεσάκη, μέλος της ομάδας του ISEN κι ερευνητή στο Πανεπιστήμιο του Λουξεμβούργου.
Στη συνέντευξή της η Δρ. Καλεσάκη αναφέρει σχετικά με την καινοτομία της έρευνας: «Για πρώτη φορά αναπτύχθηκε σύστημα της συγκεκριμένης δομής (κυψελωτό πλέγμα) το οποίο να αποτελείται από εφαπτόμενους ημιαγωγικούς νανοκρυστάλλους και προσφέρει τη δυνατότητα ρύθμισης των ιδιοτήτων μέσω ελέγχου της γεωμετρίας, του υλικού, των διαστάσεων. Ανάλογα συστήματα που έχουν επιτευχθεί ως τώρα υστερούν σε δομικό επίπεδο, π.χ. κρυσταλλικότητα αλλά εν γένει θα έλεγα ότι οι συγκρίσεις από ένα σημείο και μετά είναι ανούσιες. Κάθε ένα από αυτά τα συστήματα – υλικά είναι μοναδικό.
»Το καινοτόμο είναι ότι το σύστημα αυτό είναι ελεγχόμενο και διαχειρίσιμο: το υλικό είναι εφικτό να αποκτήσει διάφορες ιδιότητες, ανάλογα με το μέγεθος, το σχήμα και τη χημική σύνθεση των νανοκρυστάλλων ή για παράδειγμα με την προσθήκη ή την αφαίρεση φορέων ηλεκτρικού φορτίου.
»Σε αυτό το πλαίσιο ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει αυτή καθαυτή η εν δυνάμει διττή φύση του υλικού. Σε έναν ημιαγωγό υπάρχει “ενεργειακό χάσμα”: ποσότητα ενέργειας χρειάζεται να προσδοθεί στο σύστημα ώστε ηλεκτρόνια να μεταπηδήσουν από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, η ζώνη αγωγιμότητας μας δίνει συμπεριφορά που προσομοιάζει με του γραφενίου και η ζώνη σθένους μας δίνει συμπεριφορά τοπολογικού μονωτή. Αναλόγως επομένως μπορούμε να ρυθμίσουμε τι ιδιότητες θα εμφανίζει.»
Πρόκληση αποτελεί και το πεδίο εφαρμογής του υλικού αυτού αφού, σύμφωνα πάντα με την Ε. Καλεσάκη, «το πεδίο των topological insulators (τοπολογικοί μονωτές) είναι παρθένο, δεν γνωρίζουμε ακόμα πολλά για τις εφαρμογές τους. Πρόκειται για μονωτές, των οποίων η επιφάνεια έχει μεταλλική συμπεριφορά. Η τελευταία δεν μεταβάλλεται ακόμη κι αν η μορφολογία της επιφάνειας αλλάξει. Υπάρχουν πολλές σκέψεις για το πού θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν. Άλλωστε είναι μια νέα κατάσταση, έχει διερευνηθεί πρωτίστως σε θεωρητικό επίπεδο και όχι τόσο σε επίπεδο εφαρμογών. Ακόμα οι επιστήμονες προσπαθούν να εξετάσουν ποιά υλικά μπορεί να εμφανίζουν αυτή τη συμπεριφορά.»

ΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ Η ΕΥΤΕΡΠΗ ΚΑΛΕΣΑΚΗ
Γεννήθηκε στην Αθήνα και είναι κόρη του Κώστα και της Αρετής Καλεσάκη.
Στα 18 της εισήχθη στο Τμήμα Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, όπου αργότερα έκανε το μεταπτυχιακό της στη Φυσική και Τεχνολογία Υλικών και το διδακτορικό της, το οποίο αφορούσε «Ιδιότητες εκτεταμένων ατελειών και διεπιφανειών σε ημιαγωγικές ενώσεις».
Από τον Ιούνιο του 2012 έως τον Ιούνιο του 2013, εργάστηκε ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια του CNRS (Centre national de la recherche scientifique) στο Ινστιτούτο ISEN (Institut Superieur dElectronique et du Numerique) της Γαλλίας. Τον Ιούνιο του 2013 εντάχθηκε ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο δυναμικό της ομάδας Θεωρητικής Φυσικής Στερεάς Κατάστασης της Ερευνητικής Μονάδας Φυσικής και Επιστήμης των Υλικών του Πανεπιστημίου του Λουξεμβούργου.