(PhysOrg.com) -- In een poging om grafeen bruikbaarder te maken in elektronische toepassingen, Ingenieurs van de Kansas State University deden een gouden ontdekking:gouden "sneeuwvlokken" op grafeen.

Vikas Berry is een K-State assistent-professor chemische technologie die werkt met grafeen, een koolstofmateriaal van slechts één atoom dik en slechts vijf jaar geleden ontdekt. Om grafeen te functionaliseren met goud - en zo de elektronische eigenschappen ervan te beheersen - Berry en Kabeer Jasuja, een K-State-doctoraatsstudent in chemische technologie, ingebed goud op grafeen.

Om dit te doen, de ingenieurs plaatsten de grafeenoxidevellen in een goudionenoplossing die een groeikatalysator had. Hier, de atomair dikke lakens zwemmen en baden in een poel van chemicaliën.

"Grafeenderivaten gedragen zich als zwemmende moleculaire tapijten wanneer ze in oplossing zijn en vertonen fascinerend fysiochemisch gedrag, Berry zei. "Als we de oppervlaktefunctionaliteit of de concentratie veranderen, we kunnen hun eigendommen controleren."

Ze ontdekten dat in plaats van zich gelijkmatig over grafeen te verdelen, de goud gevormde eilanden op de oppervlakken van de platen. Ze noemden deze eilanden sneeuwvlokvormige gouden nanosterren, of SFGN's.

"Dus we begonnen te onderzoeken hoe deze gouden nanosterren worden gevormd, " Zei Berry. "We kwamen erachter dat nanosterren zonder oppervlaktefunctionaliteit nogal uitdagend zijn om door andere chemische processen te produceren. We kunnen de grootte van deze nanosterren controleren en hebben het mechanisme van nucleatie en groei van deze nanostructuren gekarakteriseerd. Het is vergelijkbaar met het mechanisme dat echte sneeuwvlokken vormt."

Berry zei dat de aanwezigheid van grafeen van cruciaal belang is voor de vorming van de gouden nanosterren. "Als grafeen afwezig is, het goud zou samenklonteren en neerslaan als grote brokken, " zei hij. "Maar het grafeen helpt bij het stabiliseren van het goud. Dat maakt de nanosterren bruikbaarder voor elektronische toepassingen."

In juli, Jasuja en Berry publiceerden hun werk in het tijdschrift ACS Nano .

De ontdekking van deze gouden "sneeuwvlokken" op grafeen is veelbelovend voor zowel biologische apparaten als:
elektronica. Berry bevestigt DNA aan deze gouden eilanden om DNA-sensoren te maken. Hij wordt vergezeld door Nihar Mohanty, een doctoraatsstudent in de chemische technologie, en niet-gegradueerde onderzoeker Ashvin Nagaraja, een senior in de elektrotechniek. Nagaraja is afgestudeerd aan de Manhattan High School in 2004.

Berry zei dat op grafeen-goud gebaseerde DNA-sensoren een verhoogde gevoeligheid zullen hebben. Het chemisch reduceren van grafeenoxide om grafeen te verkrijgen vereist agressieve chemicaliën die het DNA vernietigen.

"Nu kunnen we de agressieve chemicaliën op met goud ingebed grafeenoxide gebruiken om grafeen met gouden eilanden te verkrijgen. Dan kunnen we deze gouden eilanden gebruiken om DNA te functionaliseren."

Berry gebruikt ook grafeen in combinatie met microgolven. Hij en Jasuja "koken" de grafeenplaten als een andere manier om deeltjes op het oppervlak van het materiaal te produceren.

Een deel van Berry's andere grafeenonderzoek omvat het gebruik van de gemodificeerde grafeenvellen om een ​​coagulerende oplossing te compartimenteren, dus stabiliseren. Zijn groep heeft onlangs hydriden gebruikt om grafeenoxide te reduceren om binnen enkele seconden gereduceerd grafeenoxide te produceren. Het op deze manier geproduceerde grafeen kan enkele dagen stabiel blijven in de oplossing. Verdere resultaten verschijnen binnenkort in het tijdschrift Small

Pas vijf jaar geleden ontdekt, grafeen heeft de aandacht getrokken van een groot aantal onderzoekers die de uitzonderlijke elektrische, mechanische en optische eigenschappen, zei Berry. Zijn onderzoeksgroep is een van de weinige die de grensvlakeigenschappen en biologische toepassingen van het materiaal bestudeert.

"We gaan een nieuw tijdperk in, Berry zei. "Van de nuldimensionale of eendimensionale moleculaire of polymeeroplossingen, we wagen ons nu aan de tweedimensionale grafeenoplossingen, die fascinerende nieuwe eigenschappen hebben."

Aangeboden door Kansas State University (nieuws:web)