تولید گرافن در حجم انبوه

محققان به‌روش جدیدی برای تولید انبوه گرافن دست یافتند. این روش که قابل انجام در دمای اتاق است می‌تواند گرافن را با هزینه‌ی کم و به مقدار زیاد تولید کند.

از سال ۲۰۰۴ و همزمان با کشف گرافن، محققان به‌دنبال روش‌های مناسبی برای تولید انبوه این ماده بودند تا از آن به‌عنوان جایگزینی برای سیلیکون در صنعت نانوالکترونیک استفاده کنند.

یک گروه تحقیقاتی در مؤسسه‌ی پلی‌تکنیک رنسلر به رهبری Swastik Kar، توانستند گامی مؤثر برای تحقق این هدف بردارند، آنها گرافیت را در ترکیب آب، الکل و اسید رقیق آلی غوطه‌ور کردند، سپس آن را در معرض اولتراسونیک قرار دادند. این گروه تحقیقاتی دریافتند که اسید همانند یک گوه عمل می‌کند که با قرار گرفتن در میان ورقه‌های گرافیت باعث جدا شدن صفحات گرافن از آن می‌شود. نتیجه‌ی این فرایند تولید حجم انبوهی از ورقه‌های گرافن آسیب‌ندیده و دارای کیفیت بالا بود. این گروه از گرافن ایجادشده در تولید حسگرهای شیمیایی و سوپرخازن‌ها استفاده کردند.

به اعتقاد رهبر این گروه تحقیقاتی، روش‌های متعددی برای تولید گرافن وجود دارد؛ اما مزیت این روش ، این است که با هزینه‌ی کم می‌توان به تولید انبوه پرداخت، ضمن اینکه فرایند در دمای محیط و بی‌نیاز از مواد شیمیایی خطرناک انجام می‌شود که این مسئله برای فناوری‌هایی که در آن محدودیت‌هایی در دما و شرایط محیطی وجود دارد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. از آنجا که برای چنین واکنشی نیاز به مخزنی با ویژگی‌های کنترلی خاص نیست، انجام آن بسیار ساده‌تر می‌گردد. Swastik Kar و همکارانش پیرن کربوکسیلیک اسید (PCA) را در محلول آب و الکل حل کرده، به آن پودر گرافیت افزودند. از آنجا که بخش پیرن در PCA آب‌گریز است، به بخش آب‌گریز گرافیت متصل می‌شود. حال با قرار دادن محلول در معرض امواج اولتراسونیک، لایه‌های گرافیت به‌دلیل وجود پیرن‌ها شل شده، در ادامه از هم جدا می‌شوند و لایه‌های جداشده درون آب آزاد شده و به‌دلیل وجود پیرن‌ها هیچ‌گاه به یکدیگر نمی‌چسبند. به نظر می‌رسد روش این گروه برای کاربرد گرافن در شرایطی که وجود آب ضروری است، بسیار مناسب است.

امروزه روش‌های تولید گرافن بسیار پیچیده است. یکی از مرسوم‌ترین روش‌ها اکسید کردن گرافیت و سپس احیای مجدد آن است که این کار منجر به از دست رفتن برخی ویژگی‌های هدایتی گرافن است.

نتایج این تحقیق در نشریه‌ی Nano Letters به چاپ رسیده‌است.