فیزیکدانان روشی برای تولید انبوه گرافن ارائه کردند

فیزیکدانان در دانشگاه پنسیلوانیا روش مؤثری از نظر هزینه و بادوام‌تری برای ساخت گرافن شرح داده‌اند. این پژوهشگران قادر شده‌اند که گرافنی با کیفیت بالا تولید کنند که بیش از ۹۵ درصد سطحش، ضخامتی برابر با یک اتم منفرد دارد. آنها این گرافن را با استفاده از مواد قابل دسترسی و فرآیندهای تولیدی که می‌توان آنها را تا سطح صنعتی افزایش مقیاس داد، ساخته‌اند.

فیزیکدانان در دانشگاه پنسیلوانیا روش
مؤثری از نظر هزینه و بادوام‌تری برای ساخت گرافن شرح داده‌اند. این
پژوهشگران قادر شده‌اند که گرافنی با کیفیت بالا تولید کنند که بیش از ۹۵
درصد سطحش، ضخامتی برابر با یک اتم منفرد دارد. آنها این گرافن را با
استفاده از مواد قابل دسترسی و فرآیندهای تولیدی که می‌توان آنها را تا سطح
صنعتی افزایش مقیاس داد، ساخته‌اند.

چارلی جانسون، یکی از این پژوهشگران، گفت: “من از گزارش‌هایی در حدود ۹۰
درصد آگاه هستم، بنابراین این تحقیق آن را به هدف نهایی که ۱۰۰ درصد است،
نزدیک‌تر کرد.”

مدارهای گرافنی رشد داده شده با مس.
تولید گرافن در مقیاس‌های صنعتی با مشکل‌هایی
نظیر هزینه بالا یا کمبود منابع طبیعی مواجه است. یکی از روش‌های ساخت
نویدبخش، ترسیب بخار شیمیایی (CVD) است که شامل عبور متان از روی صفحه‌های
فلزی است. اتم‌های کربن در متان فیلم نازکی از گرافن روی این صفحه‌های فلزی
تشکیل می‌دهند، اما این فرآیند برای جلوگیری از تشکیل لایه‌های متعددی از
کربن و تجمع آنها به شکل دسته‌های ناپایدار، باید در نزدیک خلاء انجام شود.

این پژوهشگران نشان دادند که اگر صفحه‌های فلزی استفاده شده بعنوان
کاتالیست، به اندازه کافی نرم باشند؛ گرافن تک‌لایه‌ای را می‌توان از پیش‌ران‌های
نرمال بطور قابل اطمینانی تولید کرد. طبق گفته این پژوهشگران، با توجه به
اینکه فرآیند ساخت در فشار اتمسفر انجام می‌شود، با استفاده از این روش می‌توان
گرافن را با هزینه کم‌تر تولید کرد. ژنگتانگ لواُ ، یکی دیگر از این
پژوهشگران، گفت: “بطور کلی این سیستم تولید ساده، ارزان و انعطاف‌پذیر است.”

در حالیکه در دیگر روش‌ها از صفحه‌های مسی استفاده می‌شود که طی یک فرآیند
پرهزینه با دقت زیاد تهیه می‌شوند، این پژوهشگران در آزمایش‌های خود از
ورقه‌های مسی استفاده کردند که از نظر تجاری قابل دسترسی هستند.

نقایص موجود در سطح صفحه‌های مسی باعث می‌شوند که گرافن از طریق راه‌های
غیرقابل پیش‌بینی تجمع کند. این پژوهشگران با یک روش مبتنی بر
الکتروشیمیایی معروف به الکتروپرداخت (“electropolishing”)، که یک روش صنعتی
برای نازک‌کاری ابزار جراحی و ظرف‌های نقره‌ای است، صفحه‌های مسی خود را
صیقل دادند. این ورقه‌های مسی صیقل داده شده برای تولید گرافنی که بیش از
۹۵ درصد مساحت سطحش تک‌لایه‌ای است، به اندازه‌ی کافی نرم بودند.

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Chemistry of
Materials منتشر کرده‌اند.