grafeen, een kristal bestaande uit slechts één laag koolstofatomen gerangschikt in een regelmatige zeshoek, wordt beschouwd als een materiaal waarvan wordt aangenomen dat het wonderen kan verrichten, met name op het gebied van elektronica, sensortechnologie en weergavetechnologie, maar ook in de metrologie. Slechts vier jaar na de eerste succesvolle voorbereiding van grafeen, de ontdekkers Geim en Novoselov kregen daarom een ​​Nobelprijs. Omdat de oorspronkelijke bereidingsmethode (afschilferen van enkele atomaire lagen grafiet) geen goed perspectief biedt voor breed technologisch gebruik, veel groepen onderzoekers concentreren zich zeer sterk op de ontwikkeling van alternatieve fabricageprocédés.

Een geheel nieuwe en zeer flexibele variant is nu ontwikkeld door de groep van Andrey Turchanin van de Universiteit van Bielefeld in samenwerking met de Universiteit van Ulm en drie afdelingen van de Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) en deze is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Geavanceerde materialen .

In tegenstelling tot de conventionele methoden waarbij grafeen wordt vervaardigd, bijvoorbeeld, door precipitatie van koolstofatomen uit de gasfase of door thermische grafitisering van siliciumcarbide, de wetenschappers kozen aromatische moleculen als uitgangspunt in dit werk. Als substraten, zowel koperen eenkristallen als goedkope polykristallijne koperfolies werden gebruikt. Door bestraling met laagenergetische elektronen en daaropvolgend thermisch uitgloeien, het was toen mogelijk om een ​​zelfgeorganiseerde enkelvoudige laag van het molecuul bifenylthiol om te zetten, die op het koperen oppervlak was neergeslagen, in grafeen.

Om de chemische en fysische eigenschappen van het op deze manier vervaardigde grafeen te onderzoeken, verschillende karakteriseringsmethoden van de universiteiten van Ulm en Bielefeld en van de PTB werden toegepast, bijvoorbeeld, aftasten tunneling microscopie, transmissie elektronenmicroscopie, Raman-spectroscopie en elektrische transportmetingen bij lage temperaturen en hoge magnetische velden. Al deze metingen bevestigen dat grafeen van uitstekende kristallijne en elektronische kwaliteit daadwerkelijk is vervaardigd uit het aromatische molecuul.

De flexibiliteit van de elektronenbestraling, wat zowel over grote gebieden mogelijk is als ook met een uitstekende ruimtelijke resolutie bij kleine, goed afgebakende plaatsen, maakt het nu mogelijk om grafeenstructuren van vrijwel elke vorm te vervaardigen, bijv. kwantum stippen, nanolinten of andere nanogeometrieën met specifieke functionaliteit. De selectie van de temperatuur in de thermische conversiestap maakt het ook mogelijk om de mate van kristalliniteit en de kenmerken van het grafeen aan te passen.

Bijkomende voordelen vloeien voort uit de veelzijdigheid van de methode van zelfgeorganiseerd coaten. Het kan worden uitgevoerd met verschillende aromatische moleculen die, bijvoorbeeld, bevatten ook dopingatomen voor elektronische doping van het eindproduct. Toegepast in meerdere lagen, zogenaamd bi-layer of multi-layer grafeen zou kunnen worden vervaardigd, waarvan de veranderde elektronische bandstructuur de potentiële toepassingen van enkellaags grafeen uitbreidt. Hetzelfde, andere substraten dan het hier gebruikte koper (bijvoorbeeld andere metalen, halfgeleiders, isolatoren) kunnen worden gebruikt. In aanvulling, het moet ook mogelijk zijn grafeen te vervaardigen op alle driedimensionale oppervlakken, omdat moleculaire zelforganisatie ook plaatsvindt op gekromde oppervlakken. De nieuwe productiemethode verbreedt de perspectieven voor een verbeterd gebruik van het "magische materiaal" op zo'n indrukwekkende manier dat de respectieve publicatie werd benadrukt op het voorblad van het augustusnummer van het wetenschappelijke tijdschrift " Geavanceerde materialen ".