(PhysOrg.com) -- Een groep Britse wetenschappers heeft een grafeeninkt gemaakt die kan worden gebruikt om elektronische apparaten zoals dunne-filmtransistors te inkjetprinten.

Hoogleraar Nanotechnologie, Andrea Ferrari, en collega's van de afdeling Engineering van de Universiteit van Cambridge hebben een methode ontwikkeld om grafeeninkt te maken die kan worden gebruikt met een aangepaste inkjetprinter. Grafeen bestaat uit een hexagonaal rooster van koolstof van slechts één atoom dik, en heeft grote voordelen ten opzichte van polymeerinkten vanwege de grotere elektronenmobiliteit en elektrische geleidbaarheid. Elektronische componenten zoals dunne-filmtransistors (TFT's) kunnen al worden gemaakt met behulp van inkjetprinten met ferro-elektrische polymeerinkten, maar de prestaties van dergelijke componenten zijn slecht en ze zijn te traag voor veel toepassingen.

Beginnend met vlokken puur grafiet, het team exfolieerde lagen grafeen met behulp van vloeibare fase-exfoliatie (LPE), die bestaat uit sonicatie van het grafiet in aanwezigheid van een oplosmiddel, N-methylpyrrolidon (NMP). De grafeenlagen werden aan ultracentrifugeren onderworpen en vervolgens gefilterd om alle deeltjes te verwijderen die groot genoeg waren (> 1 m in diameter) om de inkjetprinterkoppen te blokkeren. De grafeenvlokken werden vervolgens gebruikt als basis voor een grafeen-polymeerinkt, die werd gedrukt, met behulp van een aangepaste inkjetprinter, op Si/SiO ₂ substraten en het transparante substraat borosilicaatglas. De laatste stap in het proces was uitgloeien bij hoge temperatuur om het oplosmiddel te verwijderen.

Ze demonstreerden de nieuwe transparante grafeeninkt door deze te gebruiken om dunnefilmtransistors te inkjetprinten, die ze maakten door de grafeeninkt af te drukken op Si/SiO ₂ wafels. Ze gebruikten chroom-gouden pads om de bron- en afvoercontacten te definiëren, en ze drukten toen een laag van een organisch polymeer af, PQT-12, bovenop.

Het team behaalde veelbelovende resultaten die op zijn minst vergelijkbaar zijn met de huidige inkten. Ze bereikten mobiliteiten tot ongeveer 95 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ , ongeveer 80% transmissie en 30kohm plaatweerstand. Niet-grafeenpolymeerinkten bereiken doorgaans mobiliteiten van minder dan 0,5 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ , terwijl het toevoegen van koolstofnanobuisjes dit kan verhogen tot ongeveer 50 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ .

De resultaten zouden moeten verbeteren naarmate de methode verfijnd en verbeterd wordt. Hun succesvolle eerste demonstratie maakt de weg vrij voor de ontwikkeling van flexibele en goedkope elektronica die op een grote verscheidenheid aan substraten kan worden geprint. Apparaten die zijn geprint met grafeeninkt kunnen draagbare computers zijn, elektrisch papier, sensoren, elektronische markeringen, en flexibele touchscreens.

De paper is online beschikbaar op arXiv.org.

© 2011 PhysOrg.com