محاسبه انرژی رشد گرافن در فرآیندCVD

اتم‌های کربن می‌توانند به کناره‌های ورقه گرافن بچسبند، همانند یک کشتی که
در اسکله جای می‌گیرد. تا پیش از این ابزاری برای پیش‌بینی نحوه این اتصال
وجود نداشت اما اخیرا محققان دانشگاه رایس به این مهم دست یافتند.

بوریس یاکوبسان از محققان این پروژه می‌گوید جریان الکتریسیته موجب حرکت
سریع الکترون‌ها در سطح گرافن می‌شود به‌نحوی که الکترون بدون مقاومت می‌تواند
در سطح گرافن حرکت کند. از این ویژگی در تولید صفحات لمسی می‌توان استفاده
کرد.

این گروه تحقیقاتی انرژی هر اتم را زمانی که به یکدیگر متصل شده و گرافن را
ایجاد می‌کنند محاسبه کردند، این انرژی مربوط به نقطه‌ای است که در آن اتم
کربن به سطح کاتالیست برخورد می‌کند. برای این کار از تئوری استفاده شد که
برای رشد بلورها به‌کار گرفته می‌شود. نتایج کار این گروه نشان داد که برای
تشکیل گرافن ایجاد برخی الگوها شانس بیشتری دارند، این که کدام الگوها ارجح‌تر
هستند بستگی به کاتالیست دارد.

لبه‌های گرافن نقش مهمی در جریان الکتریکی عبوری از آن دارد، بسیاری از
خواص الکتریکی، مکانیکی و مغناطیسی گرافن بستگی به این لبه‌ها و مرزهای
دانه دارد. از این رو، نوعی گرافن ملقب به گرافن زیگزاگی یا صندلی برای
دانشمندان از اهمیت بیشتری برخوردار است زیرا خواص الکترونیکی جالبی دارد.

یاکوبسان می‌گوید گرافن مانند یک قارچ می‌تواند روی هر چیزی رشد کند اما
شکل آن قابل پیش‌بینی نخواهد بود. اگر شما یک قطره آب را روی سطح میز
بریزید، قطره آب به‌صورت دایره‌ای شکل در می‌آید که دلیل این امر
ایزوتروپیک بودن آب است.

اما رفتار کربن در مقیاس نانو شبیه آب نیست، در عوض مشابه رفتار رشد بلورها
است. پیش از این هیچ کس سنتز گرافن را از منظر رشد بلور بررسی نکرده است.
این نظریه در قرن بیستم رشد بسیاری داشته و در نتیجه جنبه‌های مختلف آن
برای دانشمندان مشخص شده است.

بر اساس این تئوری، شکل گرافن بستگی به انرژی و سرعت رشد دارد، اتم‌ها
مسیری را انتخاب می‌کنند که کمترین مقاومت را داشته باشد. با تغییر دما،
این مسیر نیز دگرگون خواهد شد.