Jak zrobić grafen za pomocą naddźwiękowych kulek Buckyballa

Grafen to jeden z cudownych materiałów naszych czasów. Jest około 200 razy mocniejsza od stali, jest niezwykłym przewodnikiem ciepła i elektryczności i jest prawie przezroczysta. A jednak wytwarzanie grafenu wciąż jest trudne, szczególnie gdy musi on być osadzony na podłożu do zastosowań takich jak elektronika.

Dziś Simone Taioli z Trento Institute for Fundamental Physics and Applications we Włoszech i kilku kumpli twierdzi, że odkryli, jak to zrobić, zaczynając od słynnej cząsteczki buckminsterfullerenu w kształcie piłki nożnej.

Ich pomysł jest niezwykle prosty: bombardować podłoże kulkami buckyballa poruszającymi się z prędkością ponaddźwiękową. To wystarczająco szybko, aby je otworzyć, gdy uderzą, a powstałe w ten sposób rozpakowane klatki łączą się ze sobą, tworząc film grafenowy.

Naukowcy od dawna myśleli o wykorzystaniu buckyballs jako prekursora grafenu. Ale jedynym sposobem, aby rozpiąć je i związać, jest podgrzanie ich do temperatury przekraczającej około 600 °C.

Nie jest to szczególnie skuteczne, ponieważ te wysokie temperatury mogą zmienić właściwości podłoża, w szczególności ilość pochłanianego węgla. Powoduje to powstanie filmów nieregularnych z poważnymi defektami.

Nowa technika rozwiązuje te problemy. Zespół przyśpiesza buckyballe, uwalniając je do helu lub wodoru, który rozszerzają się z prędkością ponaddźwiękową, niosąc ze sobą węglowe kulki. Daje to buckyballom energię około 40 keV bez zmiany ich wewnętrznej dynamiki (w przeciwieństwie do zwykłego ogrzewania, które dramatycznie zwiększa wibracje molekularne).

Następnie ci faceci celują buckyballami w miedzianą blachę i patrzą, jak uderzają w nią jak muchy w przednią szybę. Rezultatem jest dość równomierna powłoka materiału grafenopodobnego w jednej warstwie.

Ten materiał ma swoje własne cechy charakterystyczne. Po pierwsze, nie jest zrobiony z regularnych sześciokątów, jak doskonały grafen. Zamiast tego zawiera również pięciokąty, które pochodzą z oryginalnych struktur buckyball. Jest to potencjalnie przydatne, ponieważ pięciokąty mogą wprowadzić do materiału przerwę wzbronioną, coś, co naukowcy zajmujący się materiałami od dawna mieli nadzieję stworzyć w grafenie.

Chociaż na tym etapie jest to tylko dowód zasady, technika wygląda interesująco, nie tylko dlatego, że wytwarza stosunkowo wysokiej jakości folie i może być również stosowana do szerokiej gamy innych materiałów, takich jak metale, półprzewodniki i izolatory. A to może utorować drogę nowej generacji urządzeń elektronicznych.

Interesujące rzeczy!

Nr ref.: arxiv.org/abs/1507.07859 : W kierunku jednowarstwowej syntezy grafenu w temperaturze pokojowej za pomocą naddźwiękowej epitaksji wiązki molekularnej C60

ukryć