Metoden kunne hjælpe med at øge produktionen af ​​grafen i stor skala

Det mål, som enhver konduktør bedømmes efter, er, hvor let, og hurtigt, elektroner kan bevæge sig igennem det. På dette punkt, grafen er et af de mest lovende materialer til en betagende række af applikationer. Imidlertid, dens ultrahøje elektronmobilitet reduceres, når du syntetiserer større ark af materialet. Nu kan denne barriere for industriel produktion af grafen blive brudt som følge af ny forskning udført på universiteter i Sverige og Tyskland.

Den lange liste over mulige anvendelser af grafen berører næsten alle dimensioner af fremtidige teknologier, herunder dem, der omhandler energi og sundhed. Transistorer, sensorer, energilagring, fleksibel elektronik, biomedicin og mere kan drage fordel af dets overlegne mekaniske, elektriske, termiske og optiske egenskaber. Som et plus, det er et atom tykt og et af de stærkeste kendte materialer, der nogensinde er målt.

Men at producere grafen i stor skala, samtidig med at de kontrollerer og bevarer dens unikke egenskaber, er en udfordring, der endnu ikke er realiseret. Et af hovedproblemerne er dannelsen af ​​såkaldte "korngrænser", " ufuldkommenheder, der vises i materialet, når man syntetiserer plader af grafen (typisk i nærheden af ​​100 mm × 100 mm eller 150 mm x 150 mm) ved hjælp af en proces kendt som kemisk dampaflejring (CVD). Undersøgelsen, som blev offentliggjort i Videnskabens fremskridt , præsenterer en enkel, hurtig og stort område observation af linjefejl i dette vidundermateriale.

Studiets hovedforfatter, Xuge fan, en ph.d.-studerende ved KTH Royal Institute of Technology i Stockholm, siger, at grænserne er lige, som de lyder:bittesmå små sømme i det todimensionelle honeycomb-gittermønster af grafen, som spreder strømmen af ​​elektroner og kritisk påvirker grafenens materialeegenskaber.

"Disse minder meget om sømmene på et patchwork quilt, " siger Fan. "De er uundgåelige, og for nu skal vi lære at leve med dem."

Med korrekt visualisering af grafenkorngrænser, videnskabsmænd kunne opnå store gevinster i kontrolleret konstruktion af disse uundgåelige defekter. Fan siger, at undersøgelsen giver en metode til ganske enkelt, hurtigt og omkostningseffektivt observere størrelsen og fordelingen af ​​korngrænser i stor skala ved at bruge standardprocesser i waferfabrikker, nemlig damp flussyre (VHF) ætsning og optisk mikroskop inspektion.

"Indtil nu, der findes ingen metode, der sammenligner i enkelhed, hastighed og skala til denne metode til visualisering af korngrænser i CVD-grafen med stort areal på et siliciumdioxid (SiO2) substrat, " siger fan.

Fan siger, at metoden kunne være nyttig til at fremskynde processen med at udvikle storstilet grafensyntese af høj kvalitet. "Det giver en hurtig evaluering af korngrænsetætheden på grafenprøver med stort område, som ikke tager mere end to minutter, " han siger.

"Det kan også bruges til post-mortem analyse af nye grafenenheder, der bruger grafenplastre - såsom tryksensorer, transistorer, og gassensorer – til at studere virkningerne af korngrænselinjedefekter på enhedens ydeevne."