پژوهشگران روشی برای تولید انبوه گرافن دستنخورده ارائه کردند. در این روش از فرآیند میاننفوذی برای وارد کردن مولکولها و یونها به میان لایههای گرافیت استفاده شد بدون این که نیازی به استفاده از عامل اکسیدکننده باشد.
روشی برای تولید انبوه گرافن دستنخورده
طی سالهای گذشته، بعد از کشف گرافن، تحقیقات بسیاری پیرامون روشهای تولید گرافن دستنخورده در مقیاس صنعتی انجام شده است. اخیراً محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا روشی برای تولید انبوه گرافن ارائه کردند.
توماس مالوک از محققان این پروژه میگوید: «مواد لایهای زیادی که شبیه به گرافن باشند وجود دارد اما تا کنون ما نمیدانستیم چگونه میتوان به صورت شیمیایی ترکیبات لایهای بدون نقص و آسیب تولید کرد.»
این گروه تحقیقاتی در مقالهای با عنوان Non-oxidative intercalation and exfoliation of graphite by Brønsted acids که در نشریه Nature Chemistry منتشر شده، نشان دادند که با استفاده از روش میاننفوذی (intercalation) میتوان مولکولها یا یونها را میان لایهها گرافیت وارد و از این ماده گرافن تولید کرد.
روش میاننفوذی از سال ۱۸۴۱ تا کنون استفاده شده اما از دیرباز در این فرآیند از عوامل اکسید کننده و احیاء کننده قوی استفاده میشود که در نهایت آسیبهای ساختار در محصول نهایی را موجب میشود. یکی از رایجترین روشهای میاننفوذی در سال ۱۹۹۹ توسط نینا کوفتیکوخاف در آزمایشگاه مالوک ارائه شد.
در حالی که کوفتیکوخاف روی مواد لایهای مختلف کار میکرد، مالوک از او خواست که از این روش برای باز کردن لایههای جامد نیترید بور استفاده کند؛ مادهای که از نظر ساختاری شباهت زیادی به گرافن دارد. کوفتیکوخاف نیز این روش را به کار برد و در نهایت شگفتی تمام لایههای نیترید بور از هم باز شدند. در ادامه این تحقیقات، کوفتیکوخاف متوجه شد که استفاده از عامل اکسیدکننده برای فرآیند لایه لایه کردن ضروری نیست.
مالوک از کوفتیکوخاف خواست که بدون استفاده از عامل اکسید کننده این روش را برای تورق گرافیت استفاده کند، در حالی که مقالات متعددی درباره ضرورت استفاده از عامل اکسیدکننده منتشر شده بود. کوفتیکوخاف این روش را بدون عامل اکسید کننده به کار گرفت.
مالوک میگوید: «در ابتدا کوفتیکوخاف زیر بار نمیرفت و مخالف عدم استفاده از اکسید کننده بود. به همین دلیل من با او شرط بستم، اگر واکنش بدون اکسید کننده جواب نداد من ۱۰۰ دلار به او بدهم و اگر جواب داد تنها ۱۰ دلار از او بگیرم.»
محققان این پروژه موفق شدند بدون استفاده از عامل اکسیدکننده، گرافیت را متورق کرده و گرافن دستنخورده تولید کنند.
