Brint fremskynder grafenbrug

Fysikere ved Linköpings universitet har vist, at en dosis hydrogen eller helium kan gøre det "supermateriale" grafen endnu mere nyttigt.

Graphene har skabt store forventninger, hvoraf dets ekstreme egenskaber afhænger af, at det består af et enkelt ark carbonatomer. Tiltrækningskræfterne mellem atomerne får imidlertid arkene til at blive trukket til hinanden. En løsning er at tilføje atomært brint mellem lagene.

Præsenteret i det eminente tidsskrift Fysisk gennemgang A , forskernes beregninger viser, at brintet ved en given koncentration påvirker atomerne van der Waals kræfter og bliver frastødende i stedet for attraktivt. Resultatet er, at grafenplader afviser hinanden og flyder frit kun få nanometer fra hinanden (et eksempel på den såkaldte kvantelevitation).

Professor Bo E. Sernelius, der gennemførte undersøgelsen sammen med sin tidligere doktorand Mathias Boström, identificerer flere mulige anvendelser af opdagelsen:

• Opbevaring af brint som køretøjsbrændstof
• Oprettelse af et enkelt grafenark ved at skrælle dem fra en bunke, der er vokset på et substrat af siliciumcarbid; en metode udviklet ved Linköpings universitet
• Frastødende kræfter er ideelle til fremstilling af friktionsfrie komponenter på en Nano-skala, for eksempel, robotter og sensorer til medicinske formål.

I denne undersøgelse begyndte forskerne med to udopede ark grafen på et substrat af siliciumdioxid (silica). Startpositionen er van der Waals attraktionskræfter, og arkene tvinges tættere på hinanden. Men når atombrint er tilsat, frastødende kræfter opstår. En lignende effekt blev observeret ved anvendelse af andre gasser, såsom molekylært brint (H2) og helium.

Graphene er et todimensionalt materiale, hvilket betyder, at den bevarer en helt særlig karakter. Det er fleksibelt, gennemsigtig, stærkere end en diamant og har en overlegen evne til at lede elektrisk strøm. I 2010 modtog André Geim og Konstantin Novoselov en nobelpris i fysik, fordi det for første gang lykkedes dem at producere stabile flager af materiale.