(Phys.org)—Grafeen is gegroeid uit materialen zo divers als plastic, kakkerlakken, Girl Scout-koekjes, en hondenpoep, en kan in theorie worden gekweekt uit elke koolstofbron. Echter, wetenschappers zijn nog steeds op zoek naar een voorloper van grafeen en een groeimethode die duurzaam is, schaalbaar, en economisch haalbaar, aangezien dit allemaal vereisten zijn voor het realiseren van wijdverbreide commercialisering van op grafeen gebaseerde apparaten.

In een nieuwe studie, onderzoekers hebben grafeen gekweekt uit de theeboomplant Melaleuca alternifolia , dezelfde plant die werd gebruikt om essentiële oliën te maken in de traditionele geneeskunde. De onderzoekers toonden aan dat ze grote oppervlakten, bijna defectvrije grafeenfilms van tea tree olie in slechts enkele seconden tot enkele minuten, terwijl de huidige groeimethoden meestal enkele uren duren. In tegenstelling tot de huidige methoden, de nieuwe methode werkt ook bij relatief lage temperaturen, vereist geen katalysatoren, en is niet afhankelijk van methaan of andere niet-hernieuwbare, giftig, of voorlopers van explosieven.

De wetenschappers, Prof. Mohan V. Jacob aan de James Cook University in Queensland, Australië, en medewerkers van instellingen in Australië, Singapore, Japan, en de VS, hebben een artikel gepubliceerd over de nieuwe techniek voor het kweken van grafeen uit tea tree-extract in een recent nummer van: Nano-letters .

"Dit onderzoek realiseert fabricage van kwalitatief goede, weiniglaags grafeen van een milieuvriendelijke voorloper, "Jaap vertelde" Phys.org . "Algemeen, grootschalige grafeenfabricage met behulp van een snelle, milieuvriendelijke voorloper en proces bij een relatief lage fabricagetemperatuur is de belangrijkste betekenis van dit werk."

Voor het kweken van grafeen, de onderzoekers gebruikten een techniek die plasma-versterkte chemische dampafzetting wordt genoemd. De onderzoekers voerden het verdampte tea tree-extract in een verwarmde buis, grotendeels op dezelfde manier als met methaangas in eerdere versies. Zodra ze het plasma met elektroden aanzetten, de damp werd vrijwel onmiddellijk omgezet in grafeenfilm.

In elke groeimethode voor grafeen, het uiteindelijke grafeenproduct blijkt een beetje anders. Het hier geteelde grafeen heeft een bijzonder groot oppervlak en lange randen, waarbij de wetenschappers de totale lengte van de randen in één vierkante centimeter schatten op 2,6 km (1,6 mijl). Grafeenranden hebben een sterke invloed op de algehele eigenschappen van het materiaal, met lange randen die voordelen bieden voor vele toepassingen, inclusief batterij-elektroden en chemische sensoren.

Een ander uniek kenmerk van het hier geteelde grafeen is dat het tot nu toe een van de meest hydrofobe grafeenmonsters is. In het algemeen, hydrofobiciteit neemt toe naarmate 2D-grafeen meer lagen bereikt, steeds meer 3D. Ter ondersteuning van deze relatie, microscoopbeelden hier onthulden 3D-kenmerken op nanoschaal op het oppervlak van grafeen, die waarschijnlijk verantwoordelijk zijn voor de sterke hydrofobiciteit. Deze resultaten suggereren dat dit grafeen toepassingen kan hebben voor het maken van verschillende superhydrofobe coatings en oppervlakken, zoals voor medische hulpmiddelen en textiel dat water afstoot.

De onderzoekers verwachten ook dat de grafeenfilms die worden geproduceerd uit het tea tree-extract potentiële toepassingen hebben in niet-vluchtige geheugenapparaten van de volgende generatie, memristors genaamd. die geheugen opslaan in hun niveaus van elektrische weerstand. Ze demonstreerden deze mogelijkheid door een halfgeleider tussen grafeen en aluminium te plaatsen, het creëren van een apparaat dat memristieve eigenschappen vertoont.

De onderzoekers zijn van plan om deze en andere toepassingen in de toekomst verder te onderzoeken.

"We zullen ons richten op het optimaliseren van de materiaaleigenschappen en het implementeren van het materiaal in verschillende elektronicatoepassingen, ' zei Jaap.

© 2015 Fys.org