Wetenschappers van de Universiteit van Illinois in Chicago hebben een nieuwe chemische methode ontdekt waarmee grafeen in een breed scala aan toepassingen kan worden opgenomen, terwijl de ultrasnelle elektronica behouden blijft.

grafeen, een lichtgewicht, dun, flexibel materiaal, kan worden gebruikt om de sterkte en snelheid van computerschermen te verbeteren, elektrische/fotonica circuits, zonnecellen en diverse medische, chemische en industriële processen, onder andere. Het bestaat uit een enkele laag koolstofatomen die aan elkaar zijn gebonden in een zich herhalend patroon van zeshoeken.

15 jaar geleden voor het eerst geïsoleerd door een natuurkundeprofessor aan de Universiteit van Manchester in Engeland, het is zo dun dat het als tweedimensionaal wordt beschouwd en wordt beschouwd als het sterkste materiaal op aarde.

Vikas Berry, universitair hoofddocent en afdelingshoofd chemische technologie, en collega's gebruikten een chemisch proces om nanomaterialen op grafeen te hechten zonder de eigenschappen en de rangschikking van de koolstofatomen in grafeen te veranderen. Door het zo te doen, de UIC-wetenschappers behielden de elektronenmobiliteit van grafeen, wat essentieel is in high-speed elektronica.

De toevoeging van de plasmonische zilveren nanodeeltjes aan grafeen verhoogde ook het vermogen van het materiaal om de efficiëntie van op grafeen gebaseerde zonnecellen met een factor 11 te verhogen, zei Berry.

Het onderzoek, gefinancierd door de National Science Foundation (CMMI-1030963), is gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters .

In plaats van moleculen toe te voegen aan de individuele koolstofatomen van grafeen, Berry's nieuwe methode voegt metaalatomen toe, zoals chroom of molybdeen, tot de zes atomen van een benzoidde ring. In tegenstelling tot koolstof-gecentreerde bindingen, deze band is gedelokaliseerd, die de rangschikking van de koolstofatomen onvervormd en vlak houdt, zodat het grafeen zijn unieke eigenschappen van elektrische geleiding behoudt.

De nieuwe chemische methode voor het annexeren van nanomaterialen op grafeen zal een revolutie teweegbrengen in de grafeentechnologie door de reikwijdte van zijn toepassingen uit te breiden, zei Berry.

"Het was een uitdaging om grafeen te koppelen aan andere nanosystemen omdat grafeen geen verankerende chemie heeft, ' zei hij. 'En als de chemie van grafeen wordt veranderd om ankers toe te voegen, het verliest zijn superieure eigenschappen. Het onderscheid van onze chemie zal integratie van grafeen met bijna alles mogelijk maken, met behoud van zijn eigenschappen.

"We stellen ons voor dat ons werk een wereldwijde beweging naar 'ring-gecentreerde' chemie zal motiveren om grafeen met andere systemen te koppelen."