Het gebruik van kaliumbromide bij de productie van grafeen op een koperoppervlak kan tot betere resultaten leiden. Wanneer kaliumbromidemoleculen zich rangschikken tussen grafeen en koper, het resulteert in elektronische ontkoppeling. Dit verandert de elektrische eigenschappen van het geproduceerde grafeen, ze dichter bij puur grafeen brengen, zoals gerapporteerd door natuurkundigen van de universiteiten van Basel, Modena en München in het tijdschrift ACS Nano .

Grafeen bestaat uit een laag koolstofatomen van slechts één atoom dik in een honingraatpatroon en is onderwerp van intensief wereldwijd onderzoek. Dankzij de hoge mate van flexibiliteit, gecombineerd met uitstekende stabiliteit en elektrische geleidbaarheid, grafeen heeft tal van veelbelovende toepassingen, vooral in elektronische componenten.

Moleculen voor ontkoppeling

Grafeen wordt vaak geproduceerd via een chemische reactie op metalen oppervlakken in een proces dat bekend staat als chemische dampafzetting. De grafeenlaag en het onderliggende metaal worden dan elektrisch gekoppeld, wat enkele van de speciale elektrische eigenschappen van grafeen vermindert. Voor gebruik in elektronica, het grafeen moet in een meerstapsproces worden overgebracht op isolerende substraten, waarbij risico op beschadiging en besmetting bestaat.

Om defectvrij te verkrijgen, puur grafeen, het verdient daarom de voorkeur om het grafeen elektrisch te ontkoppelen van het metalen substraat en een methode te ontwikkelen die een gemakkelijkere overdracht zonder schade mogelijk maakt. De groep onder leiding van professor Ernst Meyer van het departement Natuurkunde en het Zwitserse Nanoscience Institute (SNI) van de Universiteit van Basel onderzoekt manieren om moleculen tussen de grafeenlaag en het substraat in te bouwen na het chemische depositieproces, wat leidt tot dit soort ontkoppeling.

Elektrische eigenschappen wijzigen

In een studie uitgevoerd door SNI-promovendus Mathias Schulzendorf, wetenschappers hebben aangetoond dat kaliumbromide hiervoor bij uitstek geschikt is. Kaliumbromide is een oplosbaar waterstofbromidezout. In tegenstelling tot de chemisch vergelijkbare verbinding natriumchloride, kaliumbromidemoleculen rangschikken zich tussen de grafeenlaag en het kopersubstraat. Dit werd aangetoond door onderzoekers in verschillende onderzoeken met scanning probe microscopie.

Berekeningen uitgevoerd door collega's van de Universiteit van Modena en Reggio Emilia (Italië) verklaren dit fenomeen:Het is energetisch voordeliger voor het systeem als kaliumbromide-moleculen zich tussen het grafeen en koper rangschikken dan wanneer ze zich op het grafeen afzetten - zoals gebeurt met natriumchloride.

De onderzoekers hebben aangetoond dat de tussenlaag van kaliumbromide de elektrische eigenschappen van grafeen verandert - totdat ze overeenkomen met wat verwacht wordt voor gratis grafeen. "Ons werk heeft aangetoond dat het grafeen en het onderliggende metaal kunnen worden ontkoppeld met behulp van kaliumbromide, brengt ons een belangrijke stap dichter bij de productie van schoon en defectvrij grafeen, " zegt projectbegeleider Dr. Thilo Glatzel, die lid is van het team van Meyer.