211service.com
Hvordan man laver grafen ved hjælp af Supersoniske Buckyballs
Grafen er et af vor tids vidundermaterialer. Den er omkring 200 gange stærkere end stål, den er en ekstraordinær leder af varme og elektricitet, og den er næsten gennemsigtig. Og alligevel er det stadig vanskeligt at lave grafen, især når det skal sidde på et underlag til applikationer som elektronik.
I dag siger Simone Taioli ved Trento Institute for Fundamental Physics and Applications i Italien og et par venner, at de har fundet ud af, hvordan man gør det, begyndende med det berømte fodboldformede molekyle buckminsterfulleren.
Deres idé er bemærkelsesværdig enkel: bombarder substratet med buckyballs, der rejser med supersoniske hastigheder. Det er hurtigt nok til at knække dem op, når de rammer, og de resulterende oplukkede bure bindes derefter sammen og danner en grafenfilm.
Forskere har længe tænkt på at bruge buckyballs som en forløber for grafen. Men den eneste måde at få dem til at pakke ud og binde sammen er at opvarme dem til temperaturer på over omkring 600 °C.
Det er ikke særlig effektivt, fordi de høje temperaturer kan ændre substratets egenskaber, især mængden af kulstof, det adsorberer. Det resulterer i uregelmæssige film med alvorlige defekter.
Den nye teknik omgår disse problemer. Holdet accelererer buckyballs ved at frigive dem til en helium- eller brintgas, som de tillader at udvide sig ved supersoniske hastigheder og bærer kulstofkuglerne med sig. Det giver buckyballs energier på omkring 40 keV uden at ændre deres indre dynamik (i modsætning til almindelig opvarmning, som dramatisk øger de molekylære vibrationer).
Disse fyre sigter derefter buckyballs mod et kobberlag og ser dem smadre ind i det som fluer på en forrude. Resultatet er en ret jævn belægning af grafenlignende materiale i et enkelt lag.
Dette materiale har sine egne idiosynkrasier. Til at begynde med er den ikke lavet af regulære sekskanter, som perfekt grafen. I stedet indeholder den også femkanter, som kommer fra de originale buckyball-strukturer. Det er potentielt nyttigt, fordi femkanterne kunne introducere et båndgab i materialet, noget materialeforskere har længtes efter at skabe i grafen.
Selvom det kun er et principbevis på dette stadium, ser teknikken interessant ud, ikke mindst fordi den producerer film af relativt høj kvalitet og også kunne anvendes på en lang række andre materialer såsom metaller, halvledere og isolatorer. Og det kan bane vejen for en ny generation af elektroniske enheder.
Interessante ting!
Ref: arxiv.org/abs/1507.07859 : Mod stuetemperatur enkeltlags grafensyntese ved C60 Supersonic Molecular Beam Epitaxy