Onderzoekers van de Kansas State University zijn dichter bij het oplossen van een oude uitdaging gekomen om grafeenkwantumdots met gecontroleerde vorm en grootte bij grote dichtheden te produceren, die een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de elektronica en opto-elektronica.

Vikas Berry, William H. Honstead hoogleraar chemische technologie, heeft een nieuw proces ontwikkeld waarbij een diamanten mes wordt gebruikt om grafiet in grafiet-nanoblokken te splitsen, die voorlopers zijn voor grafeen quantum dots. Deze nanoblokken worden vervolgens geëxfolieerd om ultrakleine vellen koolstofatomen van gecontroleerde vorm en grootte te produceren.

Door de grootte en vorm te regelen, de onderzoekers kunnen de eigenschappen van grafeen over een breed bereik controleren voor uiteenlopende toepassingen, zoals zonnecellen, elektronica, optische kleurstoffen, biomarkers, composieten en deeltjessystemen. Hun werk is gepubliceerd in Natuurcommunicatie en ondersteunt de visie van de universiteit om in 2025 een top 50 openbare onderzoeksuniversiteit te zijn. Het artikel is online beschikbaar.

"Het proces produceert grote hoeveelheden grafeen-kwantumdots met een gecontroleerde vorm en grootte en we hebben studies uitgevoerd naar hun structurele en elektrische eigenschappen, ' zei Bes.

Terwijl andere onderzoekers kwantumstippen hebben kunnen maken, Het onderzoeksteam van Berry kan in grote hoeveelheden kwantumstippen maken met een gecontroleerde structuur, waardoor deze optisch actieve kwantumstippen kunnen worden gebruikt in zonnecellen en andere opto-elektronische toepassingen.

"Er zal een breed scala aan toepassingen zijn van deze kwantumstippen, "Zei Berry. "We verwachten dat het veld van grafeenkwantumstippen zal evolueren als gevolg van dit werk, aangezien dit nieuwe materiaal een groot potentieel heeft in verschillende nanotechnologieën."

Het is bekend dat vanwege de randtoestanden en kwantumopsluiting, de vorm en grootte van grafeen kwantumstippen dicteren hun elektrische, optisch, magnetische en chemische eigenschappen. Dit werk toont ook het bewijs van het openen van een bandgap in grafeen-nanoribbonfilms met een vermindering in breedte. Verder, Berry's team laat door middel van transmissie-elektronenmicrofoto's met hoge resolutie en simulaties zien dat de randen van de geproduceerde structuren recht en relatief glad zijn.