Forskere dyrker grafen af ​​høj kvalitet fra tetræekstrakt

(Phys.org)—Graphene er blevet dyrket af materialer så forskellige som plastik, kakerlakker, Spejderkager, og hundeafføring, og kan teoretisk dyrkes fra enhver kulstofkilde. Imidlertid, videnskabsmænd leder stadig efter en grafenprækursor og vækstmetode, der er bæredygtig, skalerbar, og økonomisk gennemførligt, da disse alle er krav til at realisere udbredt kommercialisering af grafen-baserede enheder.

I en ny undersøgelse, forskere har dyrket grafen fra tetræplanten Melaleuca alternifolia , den samme plante, der bruges til at lave æteriske olier i traditionel medicin. Forskerne viste, at de kunne fremstille store områder, næsten fejlfri grafenfilm fra tea tree olie på så lidt som et par sekunder til et par minutter, hvorimod nuværende vækstmetoder normalt tager flere timer. I modsætning til nuværende metoder, den nye metode virker også ved relativt lave temperaturer, kræver ikke katalysatorer, og er ikke afhængig af metan eller anden ikke-fornyelig, giftig, eller eksplosive forstadier.

Forskerne, Prof. Mohan V. Jacob ved James Cook University i Queensland, Australien, og samarbejdspartnere fra institutioner i Australien, Singapore, Japan, og USA, har udgivet en artikel om den nye teknik til dyrkning af grafen fra tetræekstrakt i et nyligt nummer af Nano bogstaver .

"Denne forskning realiserer fremstilling af god kvalitet, få-lags grafen fra en miljøvenlig forløber, " fortalte Jacob Phys.org . "Samlet set, fremstilling af stort område af grafen ved hjælp af en hurtig, miljøvenlig forløber og proces ved en relativt lav fremstillingstemperatur er hovedbetydningen af ​​dette arbejde."

Til dyrkning af grafen, forskerne brugte en teknik kaldet plasma-forstærket kemisk dampaflejring. Forskerne fodrede det fordampede tetræekstrakt ind i et opvarmet rør, meget på samme måde som gjort med metangas i tidligere versioner. Så snart de tændte for plasmaet ved hjælp af elektroder, dampen blev næsten øjeblikkeligt omdannet til grafenfilm.

I enhver grafen vækstmetode, det endelige grafenprodukt bliver lidt anderledes. Den grafen, der dyrkes her, har en særlig stor overflade og lange kanter, med forskerne estimeret den samlede længde af kanterne i en kvadratcentimeter til at være 2,6 km (1,6 miles). Grafenkanter har stor indflydelse på materialets overordnede egenskaber, med lange kanter, der giver fordele til mange applikationer, inklusive batterielektroder og kemikaliesensorer.

En anden unik egenskab ved den grafen, der dyrkes her, er, at den er en af ​​de mest hydrofobe grafenprøver til dato. Generelt, hydrofobiciteten øges, efterhånden som 2D-grafen opnår flere lag, bliver mere 3D. Til støtte for dette forhold, mikroskopbilleder her afslørede 3D nanoskala funktioner på grafenens overflade, som sandsynligvis er ansvarlige for den stærke hydrofobicitet. Disse resultater tyder på, at denne grafen kan have applikationer til at skabe forskellige superhydrofobe belægninger og overflader, såsom til medicinsk udstyr og tekstiler, der afviser vand.

Forskerne forventer også, at grafenfilmene fremstillet af tetræekstraktet har potentielle anvendelser i næste generation af ikke-flygtige hukommelsesenheder kaldet memristorer, som lagrer hukommelse i deres niveauer af elektrisk modstand. De demonstrerede denne mulighed ved at sætte en halvleder mellem grafen og aluminium, skabe en enhed, der udviser memristive egenskaber.

Forskerne planlægger at udforske disse applikationer og andre yderligere i fremtiden.

"Vi vil fokusere på at optimere materialeegenskaberne og implementere materialet i forskellige elektronikapplikationer, " sagde Jacob.

© 2015 Phys.org