Høj kvalitet grafen fra nikkel

En undersøgelse offentliggjort i Videnskab rapporterer den katalytiske virkning af nikkel i væksten af ​​grafenark. Forskningen, udført af Iom-Cnr og University of Trieste, giver nye strategier til at forbedre den industrielle produktion af dette materiale præget af enestående egenskaber

Grafen er et todimensionalt materiale sammensat af et enkelt lag carbonatomer. Det er fleksibelt som plast og udviser en mekanisk modstand 100 gange højere end stål. Dermed, det betragtes som ideelt til flere anvendelser inden for industrielle og teknologiske områder. Imidlertid, det er svært at producere, gør brugen ekstremt dyr.

Studiet, udført i Trieste (Italien) af Istituto officina dei materiali fra Italian Italian Research Council (Iom-Cnr) og af Institut for Fysik ved University of Trieste identificerer mekanismen for grafenvækst på overfladen af ​​nikkel, åbner nye muligheder inden for produktionsteknologier.

"Vi ved, at individuelle atomer altid er til stede på metaloverflader, hvor de frit kan bevæge sig rundt og deltage i mange af de processer, der finder sted der, "forklarer Cristina Africh, af Iom-Cnr. "I vores undersøgelse, vi har vist, at på en nikkeloverflade, de mobile metalatomer virker som katalysatorer, lette dannelsen af ​​grafen. "

Det videnskabelige team kunne registrere denne proces i realtid, afsløre adfærd for individuelle overfladeatomer ved hjælp af et højhastigheds-scanningsmodul udviklet i de seneste år i samarbejde med Elettra-Sincrotrone Trieste og for nylig forbedret takket være europæisk finansiering.

"Med et scannende tunnelmikroskop, "siger Laerte Patera, "vi filmede, hvad der sker ved kanten af ​​grafenarket under dets vækst, ved en temperatur på omkring 450 grader Celsius, indsamling af op til 60 billeder i sekundet, en billedhastighed, der er meget højere end dem, der blev brugt i film eller i fjernsyn og opfattes af det menneskelige øje. "

"Fra videoerne, det er klart, at vækstprocessen foregår linje for linje, som en strikkemaskine, der væver en tråd for at danne et stykke klud. På det mikroskopiske niveau, de enkelte nikkelatomer udfører den samme funktion som maskinnålen, tilføjelse af nye sømme til stoffets kant i en ordnet rækkefølge, "forklarer Giovanni Comelli fra University of Trieste." Numeriske simuleringer præciserer alle detaljer om de eksperimentelle resultater og forklarer klart den rolle, som nikkeladatomer spiller, som, ved midlertidigt at fastgøre sig selv ved grafenkanterne, tillade inklusion af nye carbonatomer. "

"Ud over den relevante videnskabelige værdi, dette resultat er af stor interesse for applikationer, da en af ​​de mest anvendte metoder, der i øjeblikket anvendes til industriel produktion af grafen, anvender et nikkelsubstrat til at dyrke grafenlag, der er kendetegnet ved få defekter til reducerede produktionsomkostninger, "slutter Africh." Forstå detaljerne i vækstmekanismen, indtil videre ukendt, er derfor grundlæggende for at definere en strategi for udvikling af nye og mere effektive grafenproduktionsprocesser på industrielt plan. "