Diamant bruges til at producere grafen kvanteprikker og nanobånd med kontrolleret struktur

Forskere fra Kansas State University er kommet tættere på at løse en gammel udfordring med at producere grafen kvanteprikker med kontrolleret form og størrelse ved store tætheder, som kunne revolutionere elektronik og optoelektronik.

Vikas Berry, William H. Honstead professor i kemiteknik, har udviklet en ny proces, der bruger en diamantkniv til at spalte grafit til grafit-nanoblokke, som er forløbere for grafen kvanteprikker. Disse nanoblokke eksfolieres derefter for at producere ultrasmå plader af kulstofatomer af kontrolleret form og størrelse.

Ved at kontrollere størrelsen og formen, forskerne kan kontrollere grafens egenskaber over en bred vifte til forskellige anvendelser, som solceller, elektronik, optiske farvestoffer, biomarkører, kompositter og partikelsystemer. Deres arbejde er udgivet i Naturkommunikation og understøtter universitetets vision om at blive et top 50 offentligt forskningsuniversitet i 2025. Artiklen er tilgængelig online.

"Processen producerer store mængder grafen kvanteprikker af kontrolleret form og størrelse, og vi har udført undersøgelser af deres strukturelle og elektriske egenskaber, " sagde Berry.

Mens andre forskere har været i stand til at lave kvanteprikker, Berrys forskerhold kan lave kvanteprikker med en kontrolleret struktur i store mængder, hvilket kan tillade, at disse optisk aktive kvanteprikker kan bruges i solceller og andre optoelektroniske applikationer.

"Der vil være en bred vifte af anvendelser af disse kvanteprikker, " sagde Berry. "Vi forventer, at feltet med grafenkvanteprikker vil udvikle sig som et resultat af dette arbejde, da dette nye materiale har et stort potentiale inden for flere nanoteknologier."

Det har været kendt, at på grund af kanttilstande og kvanteindeslutning, formen og størrelsen af ​​grafen kvanteprikker dikterer deres elektriske, optisk, magnetiske og kemiske egenskaber. Dette arbejde viser også bevis på åbningen af ​​et båndgab i grafen nanobåndfilm med en reduktion i bredden. Yderligere, Berrys team viser gennem højopløselige transmissionselektronmikrografier og simuleringer, at kanterne af de producerede strukturer er lige og relativt glatte.