دانشمندان در دانشگاه ارلانگن – نورنبرگ برای اولین بار ورقه ورقه شدن شیمیایی توده‌ای گرافیت را شرح داده‌اند که منجر به عامل‌دار شدن کوالانسی درجای گرافن تولیدشده می‌شود. با این روش جدید، اکنون این امکان وجود دارد که بدون عملیات‌های مکانیکی یا سونوشیمیایی، گرافن عامل‌دارشده بصورت کوالانسی، بدست آورد. این عامل‌دارکردن کوالانسی همچنین از تجمع گرافن تک‌لایه‌ای و دوپ شدن آن بوسیله بستر ممانعت می‌کند.
تولید انبوه گرافن با ورقه ورقه کردن گرافیت
دانشمندان در دانشگاه ارلانگن – نورنبرگ
برای اولین بار ورقه ورقه شدن شیمیایی توده‌ای گرافیت را شرح داده‌اند که
منجر به عامل‌دار شدن کوالانسی درجای گرافن تولیدشده می‌شود. با این روش
جدید، اکنون این امکان وجود دارد که بدون عملیات‌های مکانیکی یا
سونوشیمیایی، گرافن عامل‌دارشده بصورت کوالانسی، بدست آورد. این عامل‌دارکردن
کوالانسی همچنین از تجمع گرافن تک‌لایه‌ای و دوپ شدن آن بوسیله بستر ممانعت
می‌کند.
این گروه تحقیقاتی گرافیت را با یک آلیاژ سدیم – پتاسیم احیاء و فعال کرد.
این بار منفی اضافی ورقه ورقه کردن این صفحه‌های گرافیتی را آسان می‌کند، و
واکنش درجای گرافن تولید شده را با مواد الکترون‌دوست آسان می‌کند.
جان انگلرت، یکی از این محققان، می‌گوید: “برخلاف
عملیات اکسیداسیون گرافیت، عملیات احیاء با الکترون‌ها هیچگونه آسیب شبکه‌ای
غیرقابل‌بازگشتی به صفحه مسطح کربنی شش ضلعی وارد نمی‌کند. بعد از عامل‌دار
کردن کوالانسی مؤثر صفحه‌های گرافنِ کاملا مجزا، لایه‌های سالم را می‌توان
با عملیات حرارتی مواد گرافان مشتق‌شده بطور کامل ترمیم کرد.” گرافان، همان
صفحه گرافن اصلاح شده است که اتم‌های هیدروژن از هر دو طرف صفحه به آن متصل
شده و آن را عایق کرده‌اند.
کاربرد چنین مواد گرافنی عامل‌دارشده بصورت کوالانسی معمولا در زمینه‌هایی
مانند نانوالکترونیک و حسگرها می‌باشد. برای مثال، با تغییر سطح گرافن در
نتیجه اتصال مواد آلی اضافه شده، می‌توان وابستگی آن به بسترهای ویژه را
کنترل و تنظیم کرد.
یکی از مشکل‌های مهم پیش روی کاربرد گسترده‌تر گرافن در الکترونیک مولکولی
این است که باید در ساختار بدون باندگپ آن یک باندگپ ایجاد کرد. به منظور
ساخت ترانزیستورهای مبتنی بر گرافن با عملکرد بالا، ایجاد یک باندگپ ذاتی
دائمی می‌تواند برای رسیدن به نسبت‌های بالای سویچینگ روشن – خاموش سودمند
باشد.
انگلرت می‌گوید: “بواسطه تغییر هندسه موضعی اتم‌های کربن منفرد در صفحه‌های
گرافنی، ما بسیار خوش‌بین هستیم که با تبدبل ساختار گرافیتی به ساختار شبه
الماسی بتوانیم به چنین باندگپی برسیم.”
جداسازی مواد گرافنی عامل‌دارشده از باقیمانده‌های گرافیتی نامطلوب و عامل‌دارنشده
هنوز نیاز به بهینه‌سازی دارد. همچنین نیاز است که چگونگی تغییر خواص
الکتریکی این ماده در نتیجه عامل‌دارشدن بطور کامل درک شود. این نتایج می‌توانند
برای کاربردهایی نظیر پنجره‌های هوشمند، شناساگرهای نوری فوق‌حساس یا خازن‌های
بسیار کارآمد استفاده شوند.
جزئیات نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Nature Chemistry منتشر شده است.
