Het lijdt geen twijfel dat grafeen een echt cool materiaal is. Het is de dunste substantie ooit gemaakt, een één-atoom dik vel koolstofatomen gerangschikt in een hexagonaal honingraatpatroon. Hoewel het zo stijf is als diamant en honderden keren sterker dan staal, het is flexibel en rekbaar. Daarbovenop, het geleidt elektriciteit sneller bij kamertemperatuur dan enig ander bekend materiaal en het kan licht van elke golflengte in stroom omzetten.

Het is een enorme uitdaging gebleken om een ​​manier te vinden om van die eigenschappen gebruik te maken, echter. De extreme dunheid van grafeen maakt het ingewikkeld en duur om in grote platen te produceren, vooral grote platen met een minimum aan gebreken. In aanvulling, niemand heeft effectieve industriële methoden bedacht om zo dun materiaal te hanteren.

Verder dan dat, een van de grootste sterke punten van grafeen - zijn extreme geleidbaarheid - is ook een van zijn grootste zwakheden. Zodra elektrische stroom door grafeen begint te stromen, het is erg moeilijk om het aan en uit te zetten, een essentiële vereiste in digitale elektronica. Volgens theoretische studies, het is mogelijk om de geleidbaarheid van grafeen aan en uit te zetten als het wordt beperkt tot een smal kanaal, een grafeen nanoribbon. Echter, de praktische realisatie van deze nanolinten is een uitdaging vanwege hun extreem kleine formaat - hun breedte is ongeveer 100, 000 keer kleiner dan de diameter van een gemiddelde mensenhaar.

Nutsvoorzieningen, echter, ten minste enkele van die uitdagingen hebben mogelijk een antwoord gevonden in recent onderzoek dat is uitgevoerd aan de Universiteit van Nebraska-Lincoln.

Een team van wetenschappers onder leiding van Alexander Sinitskii heeft een chemische benadering ontwikkeld voor het massaal produceren van grafeen nanoribbons, een proces dat een manier kan bieden om de geleidbaarheid van grafeen te benutten.

Sinitskii, een assistent-professor scheikunde met een dubbele aanstelling in UNL's Nebraska Center for Materials and Nanoscience, zei dat eerdere inspanningen van zijn en andere onderzoeksgroepen bij het maken van grafeen nanoribbons een top-down benadering volgden, met behulp van lithografie en een etsproces om linten uit grafeenvellen te knippen.

Hoewel deze processen goed werken in de halfgeleiderindustrie, waar siliciumtransistorkenmerken zo klein als 22 nanometer (22 miljardste van een meter) zijn gesneden uit grote siliciumkristallen, ze werken niet met grafeen nanoribbons, die zo smal moeten zijn als 2 nanometer, zei Sinitskii.

Bijgevolg, hij en zijn medewerkers probeerden een andere, uiteindelijk succesvolle aanpak die ze beschreven in het nummer van 10 februari van Natuurcommunicatie , het online multidisciplinaire tijdschrift van de Nature Publishing Group.

"In plaats van te beginnen met een groot vel grafeen en te proberen het terug te brengen tot iets kleins - de essentie van een top-downbenadering - hebben we besloten om een ​​bottom-upbenadering te gebruiken, kleine grafeen nanoribbons maken door nog kleinere organische moleculen te koppelen, ' zei Sinitskii.

"Als je een methode ontwikkelt om grafeen nanoribbons te maken, er zijn twee problemen die je moet oplossen:hoe maak je zeer smalle linten met atomaire precisie en hoe maak je ze in grote hoeveelheden. De door ons ontwikkelde methode lost beide problemen op. Het hele proces wordt gedaan door natte chemie in een kolf, en, het kan eenvoudig worden opgeschaald. We kunnen een gram maken, een kilo, in wezen elke hoeveelheid materiaal die nodig is"

Het produceren van grafeenlinten op nanoschaal is een essentiële stap om de stof in allerlei elektrische apparaten te laten werken, Sinitskii zei, omdat de linten afstembare elektronische eigenschappen hebben.

"We testen deze linten voor toepassingen in de elektronica, gassensoren en zonnecellen, vaak in samenwerking met andere UNL-onderzoekers, " zei hij. "Het feit dat we de elektronische eigenschappen van grafeen-nanoribbons kunnen afstemmen door de synthetische omstandigheden te veranderen, is zeer gunstig voor deze toepassingen. En voor praktische toepassingen, het is ook belangrijk dat deze nieuwe methode voor de synthese van grafeen nanoribbons kan worden opgeschaald naar industriële schaal."