Grafen smedet til tredimensionelle former

Forskere fra Finland og Taiwan har opdaget, hvordan grafen, et enkelt-atom-tyndt lag kulstof, kan smedes til tredimensionelle objekter ved hjælp af laserlys. En slående illustration blev givet, da forskerne fremstillede en pyramide med en højde på 60 nm, som er omkring 200 gange større end tykkelsen af ​​et grafenark. Pyramiden var så lille, at den nemt ville passe på et enkelt hårstrå. Forskningen blev støttet af Akademiet i Finland og Ministeriet for Videnskab og Teknologi i Republikken Kina.

Grafen er en nær slægtning til grafit, som består af millioner af lag grafen og kan findes i almindelige blyantspidser. Efter at grafen først blev isoleret i 2004, forskere har lært at rutinemæssigt producere og håndtere det. Grafen kan bruges til at fremstille elektroniske og optoelektroniske enheder, såsom transistorer, fotodetektorer og sensorer. I fremtiden, vi vil sandsynligvis se et stigende antal produkter, der indeholder grafen.

"Vi kalder denne teknik optisk smedning, da processen ligner at smede metaller til 3D-former med en hammer. I vores tilfælde, en laserstråle er hammeren, der smeder grafen til 3D-former, " forklarer professor Mika Pettersson, som ledede det eksperimentelle hold ved Nanoscience Center ved Jyväskylä Universitet, Finland. "Det skønne ved teknikken er, at den er hurtig og nem at bruge; den kræver ingen yderligere kemikalier eller forarbejdning. På trods af teknikkens enkelhed, vi blev meget overraskede i starten, da vi observerede, at laserstrålen inducerede så væsentlige ændringer på grafen. Det tog et stykke tid at forstå, hvad der skete."

"Først vi var forbløffede. De eksperimentelle data gav simpelthen ingen mening, " siger Dr Pekka Koskinen, hvem var ansvarlig for teorien. "Men efterhånden ved tæt samspil mellem eksperimenter og computersimuleringer, Virkeligheden af ​​3D-former og deres dannelsesmekanisme begyndte at blive klar."

"Da vi først undersøgte den bestrålede grafen, vi forventede at finde spor af kemiske arter inkorporeret i grafen, men vi kunne ikke finde nogen. Efter nogle mere omhyggelige inspektioner, vi konkluderede, at det måtte være rene strukturelle defekter, frem for kemisk doping, der er ansvarlige for sådanne dramatiske ændringer på grafen, " forklarer lektor Wei Yen Woon fra Taiwan, som ledede den eksperimentelle gruppe, der udførte røntgenfotoelektronspektroskopi ved synkrotronanlægget.

Den nye 3-D grafen er stabil, og den har elektroniske og optiske egenskaber, der adskiller sig fra normal 2-D grafen. Optisk smedet grafen kan hjælpe med at fremstille 3-D-arkitekturer til grafen-baserede enheder.