(PhysOrg.com) -- Sinds de relatief recente ontdekking, grafeen heeft veel belangstelling gewekt. Grafeen wordt in veel gevallen gewonnen uit grafiet, en bestaat uit een laag koolstofatomen die aan elkaar zijn gebonden in een hexagonaal rooster. Omdat grafeen maar één atoomlaag dik is, het is van belang voor nanostructuren. Aanvullend, zijn elektrische en optische eigenschappen maken het een mogelijk alternatief voor materialen die momenteel in elektronica en sensoren worden gebruikt. Er wordt zelfs gespeculeerd over het nut van grafeen voor energietoepassingen. Grafeenvellen kunnen gelaagd of van een patroon worden voorzien om verschillende eigenschappen te krijgen en verschillende functies uit te voeren.

Helaas, het produceren van grafeen is een ingewikkeld proces. Ook, het beheersen van de dikte van gelaagde grafeenvellen was tot nu toe enigszins moeilijk. In een poging om dit aan te pakken, een groep aan de Universiteit van Californië, Berkeley heeft een manier bedacht om de dikte van het geproduceerde grafeen te beheersen. Het proces wordt beschreven in Technische Natuurkunde Brieven :"Metaal gekatalyseerde kristallisatie van amorfe koolstof tot grafeen."

“Het is wenselijk om de lagen grafeen die je hebt te beheersen, ” vertelt Ali Javey PhysOrg.com . Hij is het hoofd van dit project aan UC Berkeley. “Onze aanpak is om amorfe koolstof om te zetten in kristallijn grafeen. We ontdekten dat door de initiële dikte van de gebruikte amorfe koolstof te beheersen, de dikte van het grafeen kan worden gecontroleerd. Ons proces maakt het mogelijk om beter te bepalen wat we uit grafeen kunnen halen qua eigenschappen voor nuttige toepassingen.”

Javey en zijn team gebruikten een ander proces dan tot nu toe is gebruikt om grafeenlagen te produceren. "Voor het grootste gedeelte, het chemische dampafzettingsproces is gebruikt, " hij legt uit. “Je hebt een katalytische laag op een substraat, en je verwarmt het monster terwijl je er een koolstofbron in de gasfase overheen laat stromen die aan het oppervlak ontleedt. Echter, dit proces is niet gesloten, en het put uit het vrijwel onbeperkte aantal koolstofatomen in het milieu. Omdat er oneindig veel koolstof wordt aangezogen, het is moeilijk om te bepalen hoeveel lagen je krijgt.”

De sleutel tot meer controle over grafeenlagen is het creëren van een omgeving met een beperkte hoeveelheid koolstof. “In ons proces we gebruiken een vaste koolstofbron die met een eindige dikte op het substraat wordt afgezet. Daarna leggen we de katalytische laag erop. Omdat we de initiële dikte van koolstof beheersen, we kunnen het aantal grafeenlagen dat we hebben controleren, ' zegt Javey.

Hij vervolgt:“Dit is belangrijk omdat dikte direct van invloed is op de elektrische, optische en mechanische eigenschappen van grafeen. Als we grafeenlagen kunnen beheersen, kunnen we grafeen maken voor specifieke doeleinden, het algemene nut van zijn productie te vergroten.”

De volgende stap is om te verifiëren dat grafeen dat op deze manier wordt geproduceerd, van dezelfde kwaliteit is als grafeen dat wordt geproduceerd door chemische dampafzetting. “Het ziet er veelbelovend uit, ’ dringt Javey aan. “We hebben Raman-spectroscopie gebruikt om te vergelijken, en vanuit dat oogpunt de kwaliteit is goed. Maar we beginnen ook met een elektrische analyse, om de kwaliteit beter te kunnen beoordelen.”

Vooruit gaan, Javey verwacht dat dit proces kan helpen grafeen breder te gebruiken. “Er zijn een aantal mogelijke toepassingen voor grafeen, en als we het beter begrijpen, daar moeten we goed gebruik van kunnen maken.”

Andere leden van het team waren Roya Maboudian en haar onderzoeksgroep in Berkeley.

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.