Simuleringer viser, hvordan man kan omdanne grafens defekter til aktiver

Grafen er et todimensionelt materiale lavet af kulstofatomer arrangeret i et sekskantet gitter. Det er et af de stærkeste og stiveste materialer, man kender, og det har fremragende elektrisk og termisk ledningsevne. Grafen er dog også meget modtagelig for defekter, som kan forringe dets egenskaber betydeligt.

En type defekt, der er almindelig i grafen, er Stone-Wales-defekten. Denne defekt opstår, når to carbonatomer i et grafenark roteres 90 grader i forhold til hinanden. Stone-Wales-defekter kan skabes på en række forskellige måder, herunder mekanisk belastning, termisk udglødning og kemisk ætsning.

I et nyt studie har forskere fra University of California, Berkeley, vist, at Stone-Wales-defekter faktisk kan være gavnlige i nogle tilfælde. Ved omhyggeligt at kontrollere typen og tætheden af ​​Stone-Wales-defekter var forskerne i stand til at konstruere grafenplader med forbedret elektrisk og termisk ledningsevne.

Forskerne brugte computersimuleringer til at studere virkningerne af Stone-Wales-defekter på grafen. De fandt ud af, at defekterne kan skabe nye elektroniske tilstande i grafenarket, hvilket kan forbedre dets ledningsevne. Derudover kan defekterne også fungere som spredningscentre for fononer, som er varmebærende vibrationer. Dette kan føre til forbedret varmeledningsevne.

Forskerne mener, at deres resultater kan bruges til at designe grafen-baserede materialer med forbedrede egenskaber til en række forskellige applikationer, såsom elektroniske enheder og termiske styringssystemer.

"Vi har vist, at Stone-Wales-defekter faktisk kan være gavnlige i grafen," sagde undersøgelsens hovedforfatter Dr. Ruoxue Yan. "Ved omhyggeligt at kontrollere typen og tætheden af ​​disse defekter kan vi konstruere grafenplader med forbedret elektrisk og termisk ledningsevne."

Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications.