De maatstaf waarmee een dirigent wordt beoordeeld, is hoe gemakkelijk, en snel, elektronen kunnen er doorheen bewegen. Op dit punt, grafeen is een van de meest veelbelovende materialen voor een adembenemend scala aan toepassingen. Echter, zijn ultrahoge elektronenmobiliteit wordt verminderd wanneer u grotere platen van het materiaal synthetiseert. Nu kan deze barrière voor industriële productie van grafeen worden doorbroken als gevolg van nieuw onderzoek aan universiteiten in Zweden en Duitsland.

De lange lijst van mogelijke toepassingen voor grafeen raakt bijna elke dimensie van toekomstige technologieën, inclusief die welke betrekking hebben op energie en gezondheid. transistoren, sensoren, energie opslag, flexibele elektronica, biogeneeskunde en meer kunnen profiteren van zijn superieure mechanische, elektrisch, thermische en optische eigenschappen. Als pluspunt, het is één atoom dik en een van de sterkste bekende materialen ooit gemeten.

Maar grafeen op grote schaal produceren, terwijl het zijn unieke eigenschappen beheert en behoudt, is een uitdaging die nog moet worden gerealiseerd. Een van de belangrijkste problemen is de vorming van zogenaamde "korrelgrenzen, " onvolkomenheden die in het materiaal verschijnen bij het synthetiseren van grafeenvellen (meestal in de buurt van 100 mm × 100 mm of 150 mm x 150 mm) met behulp van een proces dat bekend staat als chemische dampafzetting (CVD). De studie, die werd gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , presenteert een eenvoudige, snelle en grote observatie van lijndefecten in dit wondermateriaal.

De hoofdauteur van de studie, Xuge-fan, een doctoraatsstudent aan het KTH Royal Institute of Technology in Stockholm, zegt dat de grenzen precies zijn zoals ze klinken:kleine naadjes in het tweedimensionale honingraatroosterpatroon van grafeen die de elektronenstroom verstrooien en de materiaaleigenschappen van het grafeen kritisch beïnvloeden.

"Deze lijken veel op de naden van een lappendeken, " zegt Fan. "Ze zijn onvermijdelijk, en voorlopig moeten we ermee leren leven."

Met de juiste visualisatie van grafeenkorrelgrenzen, wetenschappers zouden grote winsten kunnen boeken bij gecontroleerde engineering van deze onvermijdelijke defecten. Fan zegt dat de studie een methode biedt om eenvoudig, snel en kosteneffectief de grootte en verdeling van korrelgrenzen op grote schaal observeren door gebruik te maken van standaardprocessen in wafelfabrieken, namelijk, damp fluorwaterstofzuur (VHF) etsen en optische microscoop inspectie.

"Tot nu toe, er bestaat geen methode die vergelijkt in eenvoud, snelheid en schaal naar deze methodologie voor het visualiseren van korrelgrenzen in CVD-grafeen met groot oppervlak op een siliciumdioxide (SiO2) -substraat, ', zegt Fan.

Fan zegt dat de methode nuttig kan zijn bij het versnellen van het proces van de ontwikkeling van grootschalige grafeensynthese van hoge kwaliteit. "Het biedt een snelle evaluatie van de korrelgrensdichtheid op grafeenmonsters met een groot oppervlak, die niet meer dan twee minuten duurt, " hij zegt.

"Het kan ook worden gebruikt voor post-mortemanalyse van opkomende grafeenapparaten die grafeenpatches gebruiken - zoals druksensoren, transistoren, en gassensoren - om de effecten van korrelgrenslijndefecten op de prestaties van het apparaat te bestuderen."