محققان ژاپنی با استفاده از روش CVD موفق به سنتر شبکه‌های سه بعدی گرافنی شدند. این ساختار که نانوحفره‌های متعددی دارد، دارای خواص الکترونیکی بسیار جالبی است.
سنتز شبکه سه بعدی گرافنی با حفره‌های نانومقیاس
پژوهشگران ژاپنی دانشگاه یوهوکو موفق به سنتز گرافن متخلخل سه بعدی شدند که خواص دیراک موجود در ساختار دو بعدی را نیز داراست. محققان برای تولید این ساختار سه بعدی، ورق‌های گرافن را به شکل سه بعدی به یکدیگر متصل و در نهایت شبکه‌ای متخلخل ایجاد کردند. این گرافن سه بعدی دارای قابلیت تبلور عالی بوده و هدایت الکترون در آن نیز بسیار بالاست. از این ماده می‌توان برای ساخت ادوات الکترونیکی استفاده کرد.
در شکل زیر می‌توانید گرافن رشد یافته با روش CVD را ملاحظه کنید. هرچند که این گرافن دارای ساختار سه بعدی است اما حرکت الکترون در آن با سرعت ۵۰۰ cm2/Vs انجام می‌گیرد. سیستم مخروط دیرک نیز در این گرافن مشاهده می‌شود. معمولاً برای ساخت ترانزیستور، قدرت حرکت الکترون باید ۲۰۰ cm2/Vs باشد، با این حساب انتظار می‌رود که این گرافن برای ساخت ترانزیستور بسیار مناسب و جایگزینی برای ادوات سیلیکونی باشد. نتایج این پژوهش در نشریه‌ی ‘Angewandte Chemie International Edition’ به چاپ رسیده است.
در این پژوهش از نیکل به‌عنوان زیرلایه برای رشد گرافن استفاده شده‌است. همان‌طور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید، گرافن شکل هندسی ذرات دارای نانوحفره را به خود گرفته است. در شکل زیر، تصویر TEM مربوط به ساختار اتمی گرافن نانوحفره‌ای آمده است. حلقه‌های شش عضوی به وضوح دیده می‌شود، همچنین حلقه‌های پنج و هفت عضوی نیز در بخش‌های انحناء‌دار وجود دارد.
خواص فیزیکی این گرافن‌ها توسط محققان مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که سطح فرمی این گرافن سه بعدی مشابه گرافن‌های دو بعدی است. سرعت حرکت الکترود در گرافن متخلخل با ابعاد مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش دما، حرکت الکترود کمی کاهش می‌یابد و به رقم ۲۰۰ تا ۴۰۰ cm2/Vs می‌رسد. در مقایسه با گرافن دو بعدی، هنوز سرعت حرکت الکترون‌ها در این گرافن‌های حفره‌دار بسیار زیاد است.
پژوهشگران درصدد استفاده از این گرافن‌های جدید در ساخت ادوات الکترنیکی نظیر ترانزیستورها هستند.
