Forsker undersøger nyt materiale dyrket af sukker

(PhysOrg.com) -- Almindelig spisesukker kan være en nøgleingrediens til at udvikle meget lettere, hurtigere, billigere, tættere og mere robust computerelektronik til brug på amerikanske militærfly.

Selvom det ganske vist ligger langt ude i fremtiden, seneste resultater fra et program ledet af kemiker og professor ved Rice University, Dr. James Tour demonstrerer endnu et eksempel på banebrydende grundforskning.

Tour og hans kolleger hos Rice har udviklet en relativt nem og kontrollerbar metode til fremstilling af uberørte plader af grafen --- den et-atom-tykke form af kulstof --- fra almindeligt bordsukker og andre faste kulstofkilder.

"Dr. Tour udforsker en kemisk tilgang til at producere kulstofbaserede nanostrukturer af høj kvalitet såsom nanorør og grafener med veldefinerede egenskaber, " sagde AFOSR programleder, Dr. Charles Lee.

I deres metode, en lille mængde sukker lægges på et lille stykke kobberfolie. Sukkeret udsættes derefter for strømmende brint og argongas under varme og lavt tryk. Efter 10 minutter, sukkeret reduceres til en ren kulfilm, eller et enkelt lag grafen. Justering af gasstrømmen gjorde det muligt for forskerne at kontrollere tykkelsen af ​​filmen.

Brugen af ​​faste kulstofkilder som sukker har gjort det muligt for Tour at holde sig væk fra den mere besværlige kemiske dampaflejringsmetode og de høje temperaturer, der er forbundet med den. Hans et-trin, lavtemperaturproces gør grafen betydeligt lettere at fremstille.

"I et traditionelt CVD-synspunkt, det var ligetil at optimere den uberørte grafens kvalitet ved at justere vækstbetingelserne og metalkatalysatorerne med kontinuerlige gaskilder (CH ₄ eller C ₂ H ₂ ), " forklarede Tour. "Med denne teknik, der bruger forskellige slags faste kulstofkilder, flere fordele såsom grafendoping og tykkelseskontrol kunne realiseres."

Ifølge Tour, dopet grafen åbner flere muligheder for både luftvåben og kommercielle elektronikapplikationer. Uberørt grafen har ingen båndgab, men doteret grafen giver mulighed for manipulation af elektroniske og optiske egenskaber, vigtige faktorer for at lave omskiftnings- og logikenheder.

"Disse materialer kan bruges i avanceret elektronik, fotonik såvel som strukturelle applikationer til luftvåbnet, " forklarede Lee.

Mens luftvåbnet primært fokuserer på potentielle elektronikapplikationer, mange andre kommercielle og medicinske anvendelser kunne være mulige, inklusive gennemsigtige enheder med berøringsskærm, særlige biokompatible film til kirurgi af traumatiske hjerneskader, hurtigere transistorer i personlige computere eller tynde materialer til solenergihøst.