تولید گرافن با کیفیت بالا به روش آسیاب کردن

پژوهشگران دانشگاه اولستر روش ساده، کم هزینه و زیست سازگاری را برای تبدیل ورقه‌های گرافیت به مقادیر انبوهی از نانوورقه‌های گرافن یا نقاط کوانتومی یافتند. این ساختارها می‌تواند در فناوری‌های نانوالکترونیک و تبدیل انرژی مفید باشد.

پژوهشگران دانشگاه اولستر روش ساده، کم هزینه و زیست سازگاری را برای تبدیل
ورقه‌های گرافیت به مقادیر انبوهی از نانوورقه‌های گرافن یا نقاط کوانتومی
یافتند. این ساختارها می‌تواند در فناوری‌های نانوالکترونیک و تبدیل انرژی
مفید باشد.

یک تیم بین المللی از کشورهای چین، انگلستان و ایرلند روشی ساده برای ساخت
گرافن با کیفیت بالا ارائه کردند. همچنین آنها با این روش نقاط کوانتمی را
در مقیاس صنعتی سنتز نمودند. نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان
Controllable selective exfoliation of high-quality graphene nanosheets
and nanodots by ionic liquid assisted grinding در نشریه Chemical
Communications به چاپ رسیده است.

 
نقاط کوانتومی جزایری از الکترون‌ها هستند که به‌عنوان واحدهای سازنده برای کنترل
جریان الکترون‌ها استفاده می‌شوند. نقاط کوانتومی گرافنی می‌تواند با برش‌های متعدد
روی ورقه گرافن و تبدیل آن به اجزاء بسیار ریز تولید شوند. پیش از این تلاش‌هایی
برای تولید نقاط کوانتومی با کیفیت بالا از گرافن انجام شده بود اما روش کار بسیار
پیچیده و نیازمند ادوات بسیاری نیز بوده که در نهایت محصول اندکی تولید می‌کرد.
همچنین روش‌های آبی که برای تولید گرافن استفاده می‌شده مستلزم اعمال اولتراسونیک
شدید و محیط اسیدی قوی بوده است که این کار موجب وارد آمدن آسیب‌هایی به
نانوبلورهای گرافن می‌شود.

محققان این پروژه برای حل این مشکل از ورقه‌های ارزان‌قیمت گرافیت استفاده کرده و
آنها را با مقداری محلول یونی ترکیب کردند تا حالت ژل مانند ایجاد شود. اعمال محلول
یونی موجب می‌شود تا صفحات گرافیت از هم جدا شده و در نهایت ورقه‌های نانومقیاس
گرافن ایجاد شود. با تغییر زمان آسیاب گرافیت درون محلول یونی می‌توان ابعاد ورقه‌های
گرافن را تغییر داد. افزایش زمان آسیاب موجب می‌شود تا نقاط کوانتومی گرافنی با قطر
۱۰ نانومتر و ضخامت ۲ تا ۵ نانومتر ایجاد کرد.

مزیت اصلی محصول به‌دست آمده از این روش نسبت به‌روش‌های قبلی در این است که نقاط
کوانتومی و ورقه‌های گرافن در این روش عاری از آلودگی‌های حلالی بوده و کمترین غلظت
اکسیژن را دارا هستند. نتایج طیف سنجی XRD ثابت می‌‌کند که گرافن تولید شده دارای
همان مقدار اکسیژنی است که گرافیت اولیه داشته است. از سوی دیگر این محصولات عاری
از نقص بوده به‌همین دلیل برای استفاده در ادوات نانوالکترونیک مناسب است. این روش
بسیار ملایم بوده و بدون نیاز به نیروهای مخرب، لایه‌های گرافن را از ورقه گرافیت
جدا می‌کند.