En omkostningseffektiv løsning til tunet grafenproduktion

Grafen er blevet kaldt mirakelmaterialet, men det enkeltatomare lagmateriale søger stadig sin plads i materialeverdenen. Nu kunne en metode til at lave 'defekt' grafen give svaret.

I dag (30. juli), i journalen Nanoteknologi , et team af forskere rapporterer, at de har udviklet en simpel elektrokemisk tilgang, som gør det muligt at skabe defekter med vilje i grafenet, ændrer dets elektriske og mekaniske egenskaber og gør materialet endnu mere anvendeligt.

Forskerne brugte en teknik kaldet elektrokemisk syntese til at bryde grafitflager i grafenlag. Ved at variere spændingen kunne de ændre den resulterende grafens tykkelse, flageområde, og antallet af defekter - som alle ændrer grafens egenskaber.

"Graphene er dybest set et metal - så det er noget kedeligt!" forklarer Mario Hofmann, en forsker ved National Cheng Kung University i Taiwan. "Men når du begynder at tilføje defekter, begynder du at få interessante effekter."

De første undersøgelser af de elektroniske egenskaber af grafen, der bragte, fik stor opmærksomhed, og Fysik Nobelprisen i 2010 brugte grafen, der blev fremstillet ved hjælp af klæbende tape til at fjerne flager af grafen fra grafit. Imidlertid, dets defekte modstykke grafenoxid kunne være den første til at opnå en betydelig markedsandel som polymerfyldstoffer og batterielektroder.

Mere præcis kontrol over mængden og arten af ​​defekter kunne medføre nye anvendelser af grafen i lægemiddellevering eller elektronik. "Selvom elektrokemi har eksisteret i lang tid, er det et kraftfuldt værktøj til nanoteknologi, fordi det er så fint afstemt." fortsætter Hofmann. "I produktionen af ​​grafen kan vi virkelig drage fordel af denne kontrol til at producere defekter." Omhyggelig styring af spændingen har givet holdet et hidtil ukendt niveau af kontrol over mængden af ​​disse defekter.

Holdet udviklede et system med pulserende i stedet for kontinuerlige spændinger, giver dem mulighed for at optrevle eksfolieringsmekanismen. For at overvåge udviklingen af ​​grafen i opløsningsmidlet fandt de ud af, at blot sporing af opløsningens gennemsigtighed kunne give dem kvantitative oplysninger om effektiviteten og begyndelsen af ​​eksfoliering.

Dernæst planlægger de at studere virkningerne af at justere pulsvarighederne gennem hele eksfolieringsprocessen for at forbedre mængden af ​​eksfolieret grafen og introducere mere komplekse pulsformer for selektivt at producere visse typer grafendefekter.