science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Een element van Nobel-ity:de koolstofverbinding van Michigan Techs

Groeispiralen op grafietkristallen. Kleuren worden gegenereerd door de optische microscoop om de kenmerken te onthullen. Patrick Jaszczak-afbeelding.

Wie had ooit gedacht dat het zakelijke einde van Dixon Ticonderoga nr. 2 potloden ooit het volgende grote ding zou zijn? John Jaszzak, misschien.

Hij was niet zo verbaasd dat de Nobelprijs voor Natuurkunde 2010 werd uitgereikt aan twee in Rusland geboren wetenschappers die atoomdunne koolstofplaten maakten, genaamd grafeen, gemaakt van grafiet. Jaszczak, een professor in de natuurkunde en adjunct-conservator van het Seaman Mineral Museum, is een oude fan van het mineraal en was bekend met hun prijswinnende werk.

In feite, hij leverde de onderzoekers, Andre Geim en Konstantin Novoselov van de Universiteit van Manchester, met grafietkristallen om in hun experimenten te gebruiken. En, hij verschijnt als co-auteur op een van hun papieren, "Giant Intrinsic Carrier Mobilities in grafeen en zijn dubbellaag, ” gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

Het grafiet van Jaszczak is niet je potlood voor tuinvariëteiten. Ongeveer tien jaar lang, hij heeft wetenschappers zeldzame vormen van het mineraal geleverd, bijzonder hoogwaardige eenkristallen, geïsoleerd uit rotsen van geselecteerde plaatsen, variërend van New York en Californië tot Tanzania.

Vanwege de potentieel meer perfecte kristallijne structuur in vergelijking met synthetisch grafiet, Geim en Novoselov dachten waarschijnlijk dat het natuurlijke grafiet van Jaszczak hen zou kunnen helpen om grafeen van nog betere kwaliteit te produceren. Slechts één atoom dik, het is 's werelds dunste en sterkste nanomateriaal, bijna transparant en in staat om elektriciteit en warmte te geleiden. “Als ze van het meeste grafiet grafeen maken, de resulterende grafeenvlokken zijn erg klein, meestal slechts een paar micron breed, ’ zei Jaszczak. “Met onze grafietkristallen, die goed geordend zijn op een schaal van 500 micron tot enkele millimeters breed, wetenschappers hopen grafeen te kunnen verkrijgen dat niet alleen grotere afmetingen heeft, maar ook van een hogere ordeningsgraad. Dr. Geim hoopte dat de hogere graad van orde zou leiden tot nog opmerkelijkere elektronische eigenschappen voor het resulterende grafeen.

Jaszczak stopte in 2008 met de verkoop van grafiet overhandigen aan de student gerunde Nanotech Innovations Enterprise voor een van hun projecten. Vanaf dat moment, het team heeft Naturally Graphite opgericht, “het leveren van hoogwaardige, natuurlijke grafietkristallen voor onderzoek en onderwijs” van hun website, graphitecrystals.com. Tot hun klanten behoren NIST, de nationale laboratoria van Sandia en Brookhaven, Georgia Tech en MIT, die de kristallen gebruiken voor grafeenonderzoek en substraten voor scanning tunneling microscopie. Met hun winst, de studenten ondersteunen het werk van de Enterprise, inclusief educatieve programma's voor middelbare scholieren en docenten.

Er werd geen Michigan Tech-grafiet gebruikt bij het maken van het Nobelprijswinnende grafeen, Jaszczak zucht. Hoe dan ook, studenten in de Nanotechnology Enterprise zijn meer dan tevreden met hun bedrijfsresultaten. “We voorzien wetenschappers van materialen die anders niet beschikbaar zouden zijn, ’ zei Jaszczak. “We demonstreren ook graag onze scanning tunneling microscoop tijdens talrijke outreach-evenementen. We gebruiken het om het atomaire netwerk van koolstofatomen op een grafietkristal te laten zien en de afstand tussen koolstof-koolstofbindingen te meten. De kinderen vinden het fantastisch. Ik ook!”