Grafeen wordt wel het wondermateriaal genoemd, maar het materiaal met één atomaire laag zoekt nog steeds zijn plaats in de materialenwereld. Nu zou een methode om 'defect' grafeen te maken het antwoord kunnen bieden.

Vandaag (30 juli), in het journaal Nanotechnologie , een team van onderzoekers meldt dat ze een eenvoudige elektrochemische benadering hebben ontwikkeld waarmee opzettelijk defecten in het grafeen kunnen worden gecreëerd, de elektrische en mechanische eigenschappen veranderen en het materiaal nog nuttiger maken.

De onderzoekers gebruikten een techniek genaamd elektrochemische synthese om grafietvlokken in grafeenlagen te breken. Door de spanning te variëren, kunnen ze de dikte van het resulterende grafeen veranderen, vlok gebied, en aantal defecten - die allemaal de eigenschappen van grafeen veranderen.

"Grafeen is eigenlijk een metaal - dus het is een beetje saai!" legt Mario Hofmann uit, een onderzoeker aan de National Cheng Kung University in Taiwan. "Maar als je gebreken begint toe te voegen, krijg je interessante effecten."

De eerste onderzoeken naar de elektronische eigenschappen van grafeen die veel aandacht kregen en de Nobelprijs voor Natuurkunde in 2010 gebruikte grafeen dat met plakband was geproduceerd om vlokken grafeen uit grafiet te verwijderen. Echter, zijn defecte tegenhanger grafeenoxide zou als eerste een aanzienlijk marktaandeel kunnen veroveren als polymeervullers en batterij-elektroden.

Nauwkeurigere controle over de hoeveelheid en aard van defecten zou kunnen leiden tot nieuwe toepassingen van grafeen in medicijnafgifte of elektronica. "Hoewel elektrochemie al heel lang bestaat, is het een krachtig hulpmiddel voor nanotechnologie omdat het zo fijn afstembaar is." vervolgt Hofmann. "Bij de productie van grafeen kunnen we echt profiteren van deze controle om defecten te produceren." Door de spanning zorgvuldig te beheersen, heeft het team een ​​voorheen onbekend niveau van controle over de hoeveelheid van deze defecten.

Het team ontwikkelde een systeem van gepulseerde in plaats van continue spanningen, waardoor ze het exfoliatiemechanisme kunnen ontrafelen. Om de evolutie van het grafeen in het oplosmiddel te volgen, ontdekten ze dat het eenvoudig volgen van de transparantie van de oplossing hen kwantitatieve informatie zou kunnen geven over de efficiëntie en het begin van exfoliatie.

Ze zijn vervolgens van plan om de effecten te bestuderen van het aanpassen van de pulsduur tijdens het exfoliatieproces om de hoeveelheid geëxfolieerd grafeen te verbeteren en complexere pulsvormen te introduceren om selectief bepaalde soorten grafeendefecten te produceren.