(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van de Universiteit van Houston hebben een methode ontwikkeld voor het maken van monokristallijne arrays van het materiaal grafeen, een vooruitgang die de mogelijkheid opent voor een vervanging voor silicium in krachtige computers en elektronica. Het werk van UH-onderzoekers en hun medewerkers staat op de omslag van het juninummer van Natuurmaterialen .

Grafeen is een één-atoom dikke laag koolstof die voor het eerst werd vervaardigd in 2004. Eenkristalarrays van het materiaal zouden kunnen worden gebruikt om een ​​nieuwe klasse van hogesnelheidstransistoren en geïntegreerde schakelingen te creëren die minder energie verbruiken dan siliciumelektronica, omdat grafeen geleidt elektriciteit met weinig weerstand of warmteontwikkeling.

Maar de industrie heeft behoefte aan een betrouwbare en foutloze methode om grote hoeveelheden eenkristallen grafeen te vervaardigen. De ontwikkeling gerapporteerd in Natuurmaterialen markeert een stap in de richting van het perfectioneren van een dergelijke methode.

"Met behulp van deze zaden, we kunnen een geordende reeks van duizenden of miljoenen eenkristallen grafeen laten groeien, " zei Qingkai Yu, de eerste auteur van de krant. Yu ontwikkelde het eenkristalgroeiproces in het UH Center for Advanced Materials (CAM), waar hij een onderzoeksassistent-professor in elektrische en computertechniek was.

"We hopen dat de industrie naar deze bevindingen zal kijken en de bestelde arrays zal beschouwen als een mogelijk middel om elektronische apparaten te fabriceren, " zei Yu, die nu assistent-professor is aan de Texas State University in San Marcos en projectleider blijft bij CAM.

Yu en Steven Pei, UH-hoogleraar elektrische en computertechniek en adjunct-directeur van CAM, de uitvinder van de grafeen seeded-growth-techniek die UH in 2010 patenteerde.

"Er is nog een lange weg te gaan. deze ontwikkeling maakt de fabricage van geïntegreerde schakelingen met grafeentransistors mogelijk. Dit is misschien wel de eerste levensvatbare technologie voor geïntegreerde schakelingen op basis van nano-elektronica, ' zei Pei.

Yong P. Chen, een assistent-professor nanowetenschappen en natuurkunde aan de Purdue University, was co-corresponderende auteur van het papier.

Bij CAM, Single-crystal grafeen arrays werden gekweekt bovenop een koperfolie in een kamer die methaangas bevatte met behulp van een proces dat chemische dampafzetting wordt genoemd. Dit proces werd in 2008 ontwikkeld door Yu bij CAM en wordt nu algemeen aanvaard als de standaardmethode om grafeenfilms met een groot oppervlak te maken voor mogelijke toepassingen in aanraakschermen, e-books en zonnecellen.

"Grafeen is er nog niet, in termen van hoogwaardige massaproductie zoals silicium, maar dit is een zeer belangrijke stap in die richting, " zei Chen, die de karakteriseringsinspanningen van grafeen bij Purdue leidde.

Naast Yu en Pei, UH-afgestudeerde studenten Wei Wu en Zhihua Su, postdoctorale onderzoekers Zhihong Liu en Peng Peng en assistent-professor Jiming Bao samen met Chen en negen andere onderzoekers van Purdue University, Brookhaven Nationaal Laboratorium, Argonne National Laboratories en Carl Zeiss SMT Inc. waren co-auteur van het artikel.

Vorig jaar, twee wetenschappers ontvingen de Nobelprijs voor de natuurkunde voor het ontdekken van grafeen. In die tijd, Yu werkte bij CAM om manieren te ontwikkelen om grote hoeveelheden grafeen van hoge kwaliteit te produceren.

De bevindingen gerapporteerd in Natuurmaterialen toonde aan dat onderzoekers de groei van de geordende arrays konden beheersen. De onderzoekers waren ook de eersten die de elektronische eigenschappen van individuele korrelgrenzen aantoonden.