Een onderzoeksteam van het Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) heeft een techniek ontwikkeld waarmee het grafeenvlak kan worden opengeritst zonder oncontroleerbare schade.

Professor Sang-Wook Kim's onderzoeksteam van KASIT's Material Science and Engineering Department heeft een techniek ontwikkeld, die het openritsen van het grafeenvlak mogelijk maakt zonder oncontroleerbare schade. De onderzoeksresultaten zijn online gepubliceerd in het nummer van 22 januari van: Natuurcommunicatie .

Grafeen is een vorm van koolstof waarvan de atomen door chemische binding een honingraatstructuur vormen. Als deze structuur in een gewenste vorm kan worden gesneden, andere koolstofmaterialen met nanostructuur kunnen worden gemaakt. Veel onderzoekers hebben geprobeerd om grafeenstructuren nauwkeurig open te ritsen, maar geconfronteerd met uitdagingen daarbij.

Om een ​​zeer sterke binding tussen koolstofatomen te verbreken, een even sterke chemische reactie moet worden opgewekt. Maar de chemische reactie snijdt niet alleen de gewenste grenzen weg, maar beschadigt ook de omliggende. Conventionele technieken, die grafeen in één keer uitsneed, beschadigde de chemische eigenschappen van de grafeenstructuur na het uitpakken. Dit is vergelijkbaar met het verslijten van papier tijdens het manipuleren ervan.

Om dit probleem op te lossen, het onderzoeksteam nam "heteroatoomdoping" aan. Het idee is vergelijkbaar met een vel papier dat wordt gespleten volgens een groef die op het vel is getekend. Nadat sommige delen van de structuur onstabiel zijn gemaakt door andere atomen zoals stikstof op een koolstofvlak te doteren, de regio's worden elektrochemisch gestimuleerd om de delen te splitsen. Stikstof of andere atomen fungeren als de groef op het grafeemvlak.

De onderzoekers controleerden nauwkeurig de hoeveelheid openritsen van grafeen door de hoeveelheid heteroatoomdoteringen aan te passen, waaruit ze een kwalitatief nano-grafeen konden maken zonder enige schade in zijn 2-dimensionale kristallijne structuur. Met behulp van deze techniek, de onderzoekers waren in staat om een ​​condensator te verkrijgen met een ultramoderne energieoverdrachtssnelheid. Het nano-grafeen kan worden gecombineerd met polymeer, metaal, en halfgeleider nanomoleculen om koolstofcomposieten te vormen.

Professor Kim zei:"Om deze techniek te commercialiseren, heteroatoomdoping moet verder worden onderzocht. We zijn van plan om met deze techniek stofachtige koolstofmaterialen met uitstekende mechanische en elektrische eigenschappen te ontwikkelen."