Grafen reparerer huller ved at strikke sig sammen igen, siger fysikere

Grafenrevolutionen er over os. Hvis man skal tro de visionære, vil den næste generation af mere eller mindre alt være baseret på dette vidundermateriale – sensorer, aktuatorer, transistorer og informationsprocessorer og så videre. Der lader til at være lidt, som grafen ikke kan gøre.

Men der er en flue i salven. Ingen har endnu fundet ud af, hvordan man laver grafen i store, pålidelige mængder, eller hvordan man skærer og dyrker det til de former, der er nødvendige for den næste generation af enheder.

Det er i høj grad, fordi det er svært at dyrke noget i et lag, der kun er et enkelt atom tykt. Men for kulstof er det så meget desto sværere på grund af dette elements affinitet til andre atomer, inklusive sig selv. Et carbonlag vil med glæde krølle sig sammen og danne et rør eller en kugle eller en mere eksotisk form. Det vil også reagere med andre atomer i nærheden, hvilket forhindrer vækst og kan endda rive grafen fra hinanden.

Så en bedre forståelse af den måde, et grafenark interagerer med sig selv og dets miljø på, er afgørende, hvis fysikere nogensinde skal tæmme disse ting.

Indtast Konstantin Novoselov på University of Manchester og et par venner, der har brugt mere end et par timer på at stirre på grafenark gennem et elektronmikroskop for at se, hvordan det opfører sig.

I dag siger disse fyre, at de har opdaget, hvorfor grafen virker så uforudsigelig. Det viser sig, at hvis man laver et hul i grafen, strikker materialet sig automatisk sammen igen.

Novoselov og co gjorde deres opdagelse ved at ætse små huller ind i et grafenark ved hjælp af en elektronstråle og se, hvad der derefter sker ved hjælp af et elektronmikroskop. De tilføjede også et par atomer af palladium eller nikkel, som katalyserer dissociationen af ​​kulstofbindinger og binder til kanterne af hullerne, hvilket gør dem stabile.

De fandt ud af, at størrelsen af ​​hullerne afhang af antallet af metalatomer, de tilføjede - flere metalatomer kan stabilisere større huller.

Men her er det nysgerrige. Hvis de også tilføjede ekstra kulstofatomer til blandingen, fortrængte disse metalatomerne og satte hullerne sammen igen.

Novoselov og co siger, at strukturen af ​​det reparerede område afhænger af, i hvilken form kulstoffet er tilgængeligt. Så når de er tilgængelige som kulbrinte, har reparationerne en tendens til at indeholde ikke-sekskantede defekter, hvor fremmede atomer er kommet ind i strukturen.

Men når kulstoffet er tilgængeligt i ren form, er reparationerne perfekte og danner uberørt grafen.

Det er vigtigt, fordi det umiddelbart foreslår en måde at dyrke grafen til næsten enhver form ved hjælp af omhyggelig indsprøjtning af metal- og kulstofatomer.

Men der er betydelige udfordringer forude. Et vigtigt spørgsmål er, hvor hurtigt disse processer sker, og om de kan styres med den præcision og pålidelighed, der er nødvendig for fremstilling af enheder.

Novoselov er verdensledende på dette område og den fælles modtager af Nobelprisen i fysik i 2010 for sit tidlige arbejde med grafen. Han og hans team er godt rustet til at løse dette og forskellige relaterede spørgsmål.

Men med fremtiden for computere (og næsten alt andet) på spil, er der helt sikkert masser af konkurrenter, der snupper i hælene.

Ref: arxiv.org/abs/1207.1487 : Grafen strikker sine huller igen

skjule