Forbedring af nøjagtigheden af ​​internationale standarder for grafen

Resultaterne af den første internationale sammenligning af måling af grafen er blevet offentliggjort i 2D Materials , ledet af National Physical Laboratory (NPL) i Storbritannien gennem Versailles Project on Advanced Materials and Standards (VAMAS) og i samarbejde med institutter fra hele verden.

Den internationale interlaboratoriesammenligning (ILC) skitserede forbedringer, der reducerer måleusikkerheden, i nogle tilfælde med en faktor på 15, og som vil være grundlaget for en ny international standard, der i øjeblikket er under udvikling inden for ISO/IEC for Raman-spektroskopi. Dette vil give en verificeret datakilde og i sidste ende give mere nøjagtige og præcise målestandarder for den globale grafenindustri.

Selvom et vidundermateriale med mange superlative egenskaber er indstillet til at forstyrre industrier lige fra elektronik til byggeri, kan grafen som et enkelt lag af kulstofatomer være svært at måle. Der er et presserende behov for pålidelige, reproducerbare og nøjagtige målinger af grafens egenskaber gennem internationale standarder for at lette industriel vækst.

Processer som kemisk dampaflejring (CVD) gør det muligt for virksomheder over hele verden nu at producere grafen i målestoksforhold, men en standardiseret målemetode til at bestemme kvaliteten af ​​materialet er stadig under udvikling inden for International Organization for Standardization (ISO) og International Electrotechnical Commission (IEC).

VAMAS blev etableret i 1982 af G7-gruppen af ​​nationer for at sikre bedste praksis plus nøjagtige og præcise standardiserede målemetoder for at fremme og vækste verdenshandelen. Senere i 2016 blev der etableret et teknisk arbejdsområde for "Graphene and Related 2D Materials", som nu har 14 aktive projekter.

Det første af disse projekter er måling af CVD-dyrket grafen ved hjælp af Raman-spektroskopi, en go-to-måleteknik til at forstå strukturen af ​​grafen-relaterede 2D-materialer. Industrialization Work Package (WP19) fra EU Graphene Flagship finansierede NPL's arbejde med at lede denne internationale ILC bestående af 17 enheder, herunder nationale metrologiinstitutter, universiteter og industri, med CVD-dyrkede grafenprøver leveret af Graphenea Semiconductor, Spanien.

Mange af målingerne for disse VAMAS ILC'er er afsluttet, men der er flere projekter, der for nylig er igangsat og leder efter deltagere. Disse projekter vil også bidrage til andre internationale standarder og i sidste ende forbedre nøjagtigheden af ​​målingen af ​​grafen og andre 2D-materialer og dermed gøre det muligt for industrien over hele verden.

Dr. Andrew J Pollard, ledende forsker ved NPL sagde:"Interlaboratoriske sammenligninger er afgørende, hvis vi skal give en kvantitativ usikkerhed sideløbende med vores målte værdier, samt hjælpe os med at forbedre standardiserede protokoller for at opnå de mest nøjagtige og præcise værdier som muligt. Disse dybdegående undersøgelser kræver både tid og internationalt samarbejde, men vil hjælpe hele samfundet gennem reproducerbare og sammenlignelige målinger."

Prof. Cinzia Casiraghi, professor i nanovidenskab ved University of Manchester sagde:"Raman-spektroskopi er en af ​​de mest brugte teknikker til karakterisering af grafen, fordi den hurtigt kan give en bred vifte af information om kvaliteten af ​​dette materiale. På trods af dets enkelhed, uoverensstemmelser i Raman-målingerne og dataene blev rapporteret i litteraturen, hvilket påvirker industriel produktion og evnen til at sammenligne grafenprøver produceret i forskellige laboratorier. VAMAS-projektet er et første afgørende skridt i udviklingen af ​​en standardiseret protokol til karakterisering af grafen ved hjælp af Raman-spektroskopi."

Dr. Amaia Zurutuza, videnskabelig direktør hos Graphenea Semiconductor sagde:"Dette var vores første gang, vi deltog i en international sammenligning mellem laboratorier, vi fandt oplevelsen meget positiv, og vi vil gerne fremhæve den afgørende betydning af denne type undersøgelser. Det var utroligt, at sådanne forskellige værdier blev opnået på de samme prøver. Vi vil helt sikkert deltage i en anden ILC i den nærmeste fremtid." + Udforsk yderligere

Betydningen af ​​internationale standarder for grafensamfundet