Een eerste in zijn soort koper- en grafietcombinatie die is ontdekt in fundamenteel energieonderzoek bij het Ames Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie, zou implicaties kunnen hebben voor het verbeteren van de energie-efficiëntie van lithium-ionbatterijen, die deze componenten bevatten.

"Hier worden we behoorlijk opgewonden van, omdat we het niet hadden verwacht, " zei Pat Thiel, een Ames Laboratory-wetenschapper en Distinguished Professor of Chemistry and Materials Science and Engineering aan de Iowa State University. "Koper lijkt helemaal niet sterk of gunstig te interageren met grafietmaterialen, dus dit was een grote verrassing. Het daagt ons echt uit om de redenen en mechanismen te begrijpen."

De wetenschappers bombardeerden grafiet in een ultrahoogvacuümomgeving met ionen om oppervlaktedefecten te creëren. Koper werd vervolgens afgezet op het met ionen gebombardeerde grafiet terwijl het bij verhoogde temperatuur werd gehouden, bij 600-800 K. De synthetische route creëerde meerlaagse kopereilanden die volledig bedekt zijn met grafeenlaag(ken).

"Koper is een sterk geleidend materiaal, maar gevoelig voor oxidatie. Door het met succes in te bedden net onder het oppervlak van grafiet, wordt het koper beschermd, en suggereert een aantal mogelijke toepassingen, inclusief batterijtechnologie, " zei onderzoeksassistent Ann Lii-Rosales.

Het onderzoek is een vervolg op een ontdekking van vorig jaar, toen de onderzoekers dysprosium inkapselden, een magnetisch zeldzaam aardmetaal, onder een enkele laag grafeen. Aangemoedigd door hun succes, ze begonnen de mogelijkheden van de methode te testen met andere elementen, inclusief koper.

Het onderzoek wordt verder besproken in het artikel "Formation of Multilayer Cu Islands Embedded under the Surface of Graphite:Characterization and Fundamental Insights" in de Journal of Physical Chemistry C .