Gennembrud inden for grafenforskning:Stor, stabile stykker grafen produceret med unikt kantmønster

Bugt, fjord, bugt, lænestol og zigzag - kemikere bruger udtryk som disse til at beskrive de former, som kanterne af nanografen tager. Grafen består af en enkelt-lags kulstofstruktur, hvor hvert kulstofatom er omgivet af tre andre. Dette skaber et mønster, der minder om en honeycomb, med atomer i hvert af hjørnerne. Nanografen er en lovende kandidat til at bringe mikroelektronik ned på nanoskalaen og en sandsynlig erstatning for silicium.

Materialets elektroniske egenskaber afhænger meget af dets form, størrelse og frem for alt, periferi - med andre ord hvordan kanterne er struktureret. En zigzag-periferi er særligt velegnet - i denne konfiguration, elektronerne, der fungerer som ladningsbærere, er mere mobile end i andre kantstrukturer. Dette betyder, at brug af stykker af zigzag-formet grafen i nanoelektronikkomponenter kan tillade højere frekvenser for switches.

Materialeforskere, der kun ønsker at forske i zigzag nanografen, står over for det problem, at denne form gør forbindelserne ustabile og vanskelige at producere på en kontrolleret måde. Dette er en forudsætning, imidlertid, hvis de elektroniske egenskaber skal undersøges nærmere.

Det er nu lykkedes forskere ledet af Dr. Konstantin Amsharov fra Chair of Organic Chemistry II. Deres forskning er nu blevet offentliggjort i Naturkommunikation . Ikke alene har de opdaget en ligetil metode til at syntetisere zigzag nanografen, deres procedure giver et udbytte på tæt på 100 procent og er velegnet til produktion i stor skala. De har allerede produceret en teknisk relevant mængde i laboratoriet.

Forskerne producerede først foreløbige molekyler, som de derefter passer sammen i en honeycomb-formation over flere cyklusser i en proces kendt som ringslutning. Til sidst, grafenfragmenter er fremstillet af forskudte rækker af bikager eller firbenede stjerner, der omgiver et centralt punkt på fire graphen-bikager, med det eftertragtede zigzag-mønster i kanterne. Produktet krystalliserer direkte, selv under syntese. I deres faste tilstand, molekylerne er ikke i kontakt med ilt. I løsning, imidlertid, oxidation får strukturerne til at gå i opløsning hurtigt.

Denne tilgang gør det muligt for forskere at producere store stykker grafen, samtidig med at de bevarer kontrollen over deres form og periferi. Dette gennembrud inden for grafenforskning betyder, at videnskabsmænd snart skulle være i stand til at producere og forske i en række interessante nanografenstrukturer, et afgørende skridt hen imod at bruge materialet i nanoelektroniske komponenter.