Tilsætning af hydrogen til grafen

Tilføjelse af brint til grafen kan forbedre dets fremtidige anvendelighed i halvlederindustrien, når silicium forsvinder. Forskere ved Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM), inden for Institute for Basic Science (IBS) har for nylig fået yderligere indsigt i denne kemiske reaktion. Udgivet i Journal of the American Chemical Society , disse resultater udvider kendskabet til grafenens grundlæggende kemi og bringer videnskabsmænd måske tættere på at realisere nye grafenbaserede materialer.

At forstå, hvordan grafen kemisk kan reagere med en række kemikalier, vil øge dets anvendelighed. Ja, grafen har overlegne konduktivitetsegenskaber, men det kan ikke direkte bruges som et alternativ til silicium i halvlederelektronik, fordi det ikke har et båndgab, det er, dets elektroner kan bevæge sig uden at bestige nogen energibarriere. Hydrogenering af grafen åbner et båndgab i grafen, så det kan fungere som en halvlederkomponent i nye enheder.

Mens andre rapporter beskriver hydrogeneringen af ​​bulkmaterialer, denne undersøgelse fokuserer på hydrogenering af enkelt- og få-lags tyk grafen. IBS-forskere brugte en reaktion baseret på lithium opløst i ammoniak, kaldet "birke-type reaktion", at indføre brint på grafen gennem dannelsen af ​​CH-bindinger.

Forskerholdet opdagede, at hydrogenering forløber hurtigt over hele overfladen af ​​enkeltlagsgrafen, mens det går langsomt og fra kanterne i få-lags grafen. De viste også, at defekter eller kanter faktisk er nødvendige for, at reaktionen kan ske under de anvendte betingelser, fordi uberørt grafen med kanterne dækket af guld ikke undergår hydrogenering.

Brug af to- og trelagsgrafen, IBS-forskere opdagede også, at reagenserne kan passere mellem lagene, og hydrogenere hvert lag lige godt. Endelig, forskerne fandt ud af, at hydrogeneringen væsentligt ændrede grafenens optiske og elektriske egenskaber.

"Et primært mål for vores center er at gennemføre grundlæggende undersøgelser af reaktioner, der involverer kulstofmaterialer. Ved at opbygge en dyb forståelse af kemien af ​​enkeltlagsgrafen og fålagsgrafen, Jeg er overbevist om, at mange nye anvendelser af kemisk funktionaliserede grafener kunne være mulige, inden for elektronik, fotonik, optoelektronik, sensorer, kompositter, og andre områder, " bemærker Rodney Ruoff, tilsvarende forfatter til dette papir, CMCM direktør, og UNIST Distinguished Professor ved Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST).