(PhysOrg.com) -- Grafeen is een soort wetenschappelijke rockster, met talloze groepen die de verbazingwekkende elektrische eigenschappen en treksterkte bestuderen en toepassingen bedenken, variërend van flatscreens tot liften in de ruimte.

De stellaire kwaliteiten van de enkellaagse koolstofplaten worden nog maar net in al hun capaciteiten begrepen, zeggen wetenschappers van Cornell -- en onderzoekers kunnen groot dromen (of liever, erg klein) als het gaat om alles wat grafeen te bieden heeft.

Dat is wat wetenschappers in het lab van Harold Craighead, de Charles W. Lake hoogleraar techniek, zeggen in een online review-artikel van de American Vacuum Society, 9 september over het heden en de toekomst van grafeen. Het artikel haalde de omslag van het gedrukte tijdschrift en werd al snel een van de meest gedownloade stukken.

"Het wordt duidelijk dat met moderne fabricagetechnieken, je kunt je voorstellen dat je van grafeen een technologie maakt, " zei Robert A. Barton, afgestudeerde student en hoofdauteur. "Mensen richten zich vaak op de elektronische toepassingen van grafeen, en ze denken niet zo veel aan de mechanische toepassingen ervan."

Het is precies dit gebied waar Cornell baanbrekend werk heeft verricht. Met name de Craighead-groep, in samenwerking met oa Jiwoong Park, universitair docent scheikunde en chemische biologie, en Paul McEuen, de Goldwin Smith hoogleraar natuurkunde, heeft grafeen gebruikt in nano-elektromechanische systemen (NEMS), analoog aan de micro-elektromechanische systemen (MEMS) van een eerdere generatie.

"We zijn verder gegaan dan het werken met kleine geëxfolieerde vlokken en meer met gegroeide materialen die kunnen worden verwerkt en verbonden met elektronica en andere mechanica, Craighead zei. "Dus de vraag is, kun je deze betrouwbaar maken, uniform en reproduceerbaar?"

Het is nog maar een paar jaar geleden dat wetenschappers erachter kwamen hoe ze arrays van honderdduizenden grafeenapparaten konden maken met behulp van een proces dat chemische dampafzetting wordt genoemd. Dit houdt in dat de enkellaagse platen van honingraatrastervormige koolstofatomen bovenop koper groeien, vervolgens het grafeen manipuleren om apparaten te maken.

Een van de apparaten van de Cornell-onderzoekers is als een drumvel -- een stuk grafeen, een atoom dik, opgehangen boven een holle put. Hoewel de groei van grafeen door chemische dampafzetting op koper elders werd uitgevonden, Cornell-onderzoekers waren de eersten die erachter kwamen hoe ze mechanische resonatoren konden maken van het materiaal met een groot oppervlak.

"Vier jaar geleden konden we er ongeveer één maken, en dat duurde enkele maanden, "Zei Barton. Het versnellen van het fabricageproces heeft het potentieel van grafeen in apparaten aanzienlijk vergroot.

bij Cornel, Barton en collega's werken aan het maken van massasensoren van grafeen, die atomair gestructureerd is, zodat het gevoelig is voor zowel massa als elektrische lading. Wat kan resulteren is dat een beetje massale landing op een oppervlak van zwevend grafeen de mechanische en elektronische structuur tegelijkertijd zal verstoren, analoog aan de massaspectrometrie van vandaag, maar op een veel kleiner en gevoeliger niveau, legde Barton uit.

De Cornell-onderzoekers gebruiken optische interferometrie om de beweging van een vel grafeen te volgen. Bij deze techniek, de subtiele bewegingen van het apparaat worden gelezen als variaties in de intensiteit van gereflecteerd licht, die worden bewaakt door een snelle fotodiode die is aangesloten op een spectrumanalysator. Een andere groep bij Cornell, onder leiding van McEuen, had eerder een manier ontwikkeld om koolstofnanobuisjes te "uitlezen", een techniek die ook van toepassing kan zijn op grafeen, zei Barton.

De snelle vooruitgang van grafeen maakt zijn toekomst erg spannend, zei Craighead.

"Grafeen is van een eigenaardigheid in een natuurkundig laboratorium veranderd in iets dat praktisch kan worden ingebouwd in een verscheidenheid aan potentiële apparaten, " zei hij. "Het vermogen om dingen op deze manieren te fabriceren, om ze te integreren en te gebruiken voor verschillende soorten sensoren, fysiek en chemisch, is in korte tijd een hele stap vooruit, en onze groep is een van de velen die hieraan heeft bijgedragen."