Grafen:Det handler om toppings

Grafen består af et enkelt lag af kulstofatomer. Enestående elektronisk, termisk, mekanisk, og optiske egenskaber har gjort grafen til et af de mest undersøgte materialer i øjeblikket. Til mange anvendelser inden for elektronik og energiteknologi, imidlertid, grafen skal kombineres med andre materialer. Da grafen er så tyndt, dets egenskaber ændres drastisk, når andre materialer bringes i direkte kontakt med det.

Imidlertid, at kombinere grafen med andre materialer på molekylært niveau er svært. Måden grafen interagerer med andre materialer afhænger ikke kun af hvilket materiale du vælger, men også om hvordan disse materialer bringes i kontakt med grafen. I stedet for at klæbe et færdigt materialelag til grafenen, de passende atomer bringes i kontakt med grafenet på en sådan måde, at de "vokser" på grafenet i den ønskede krystalstruktur.

Indtil nu har mekanismerne for væksten af ​​andre materialer på grafen ofte været uklare. En ny fælles undersøgelse af forskerhold fra Tu Wien og Universitetet i Wien observerer nu for første gang, hvordan indiumoxid vokser på grafen. Kombinationen af ​​indiumoxid med grafen er vigtig, for eksempel til displays og sensorer. Resultaterne er nu blevet præsenteret i det videnskabelige tidsskrift Avancerede funktionelle materialer .

Grafen pizza

"Som med en pizza, grafenteknologi er ikke kun afhængig af grafen pizzabunden, men også af dens toppings, " forklarer Bernhard C. Bayer fra Institute of Materials Chemistry ved TU Wien, der ledede undersøgelsen. "Hvordan disse toppings påføres grafen er, imidlertid, afgørende."

I de fleste tilfælde, atomer i gasform kondenseres på grafenen. I tilfælde af indiumoxid, disse er indium og oxygen. "Men der er mange parametre såsom baggrundstryk, temperatur eller den hastighed, hvormed disse atomer er rettet mod grafenet, der påvirker resultatet drastisk, " siger Bernhard Bayer. "Det er derfor vigtigt at udvikle en grundlæggende forståelse af de kemiske og fysiske processer, der faktisk finder sted. Men for at gøre dette, du er nødt til at se vækstprocessen, mens den skrider frem. "

Det er netop, hvad forskerholdet nu er lykkedes med:For første gang, de individuelle trin med dyrkning af indiumoxid på grafen blev observeret i elektronmikroskopet ved atomopløsning.

Tilfældigt fordelt eller perfekt justeret

"Det, der var særligt interessant for os, var observationen af, at afhængig af baggrundstrykket, indiumoxidkrystallerne arrangerer sig enten tilfældigt på grafenens krystalgitter eller klikker perfekt på hinanden som legoklodser. Denne forskel i arrangement kan have stor indflydelse på de kombinerede materialers anvendelsesegenskaber, " siger Kenan Elibol, første forfatter til undersøgelsen. De nye resultater vil være nyttige til at gøre integrationen af ​​grafen med andre materialer mere forudsigelig og kontrollerbar med hensyn til fremtidige anvendelseskrav.