211service.com
Didesnis, tampresnis grafenas
Korėjos mokslininkai atrado būdą, kaip pasigaminti dideles grafeno plėveles, kurios būtų ir stiprios, ir tamprios bei turi kol kas geriausias elektrines savybes. Šie atomo storio anglies lakštai yra perspektyvi medžiaga gaminant lanksčius, permatomus elektrodus ir tranzistorius plokštiesiems ekranams. Grafenas taip pat gali sukelti sulankstomus organinius šviesos diodus (OLED) ir organinius saulės elementus. Tačiau nebuvo lengva rasti būdą, kaip pagaminti didelius aukštos kokybės grafeno lakštus.
Didelė ir lanksti: skaidri grafeno plėvelė, dviejų centimetrų iš abiejų pusių, išsitempia ir lankstosi, kai perkeliama ant guminio antspaudo. Antspaudu galima klijuoti plėvelę ant bet kokio pagrindo.
Tyrėjai iš Sungkyunkwan universiteto ir „Samsung Advanced Institute of Technology“ Suvono mieste, Korėjoje, pagamino centimetrų pločio grafeno plėveles, kurios yra 80 procentų skaidrios ir gali būti sulenktos bei ištemptos nesulaužant ir neprarandant elektrinių savybių. Kiti gamino dideles grafeno plėveles naudodami paprastesnius metodus, tačiau naujosios plėvelės yra 30 kartų laidesnės. Be to, naujas plėveles lengva perkelti ant skirtingų substratų. Mes įrodėme, kad grafenas yra viena iš geriausių medžiagų, skirtų elastingai skaidriai elektronikai, sako Byung Hee Hong , kuris vadovavo darbui, kuris publikuojamas m Gamta .
Grafenas yra puikus laidininkas ir perneša elektronus dešimtis kartų greičiau nei silicis. Jis galėtų pakeisti trapius indžio alavo oksido (ITO) elektrodus, kurie šiuo metu naudojami ekranuose, organiniuose saulės elementuose ir jutikliniuose ekranuose. Grafeno tranzistoriai taip pat galėtų pakeisti silicio plonasluoksnius tranzistorius, kurie nėra skaidrūs ir sunkiai pagaminami iš plastiko.
Lengviausias būdas pagaminti mažus aukštos kokybės grafeno dribsnius yra nulupti grafeno sluoksnius nuo grafito (kuris iš esmės yra tik grafeno lakštų krūva). Praėjusiais metais grupė, vadovaujama Rutgerso universiteto medžiagų mokslo ir inžinerijos profesoriaus Manish Chhowalla sukūrė metodą, kaip praktiškai pritaikyti centimetrų dydžio gabalus. Tyrėjai ištirpino grafito oksidą vandenyje, sukurdami atskirų grafeno oksido lakštų suspensiją, kurią jie nusodino ant lankstaus pagrindo.
Korėjos mokslininkai naudoja metodą, vadinamą cheminiu garų nusodinimu. Pirma, jie nusodina 300 nanometrų storio nikelio sluoksnį ant silicio pagrindo. Tada jie pašildo šį substratą iki 1000 Cº esant metanui ir greitai atvėsina iki kambario temperatūros. Tai palieka grafeno plėveles, kuriose yra nuo šešių iki dešimties grafeno sluoksnių ant nikelio. Modeliuodami nikelio sluoksnį, mokslininkai gali sukurti raštuotas grafeno plėveles.
Kiti, tokie kaip MIT elektros inžinerijos profesorius Jing Kongas , dirbame panašių požiūrių didelių grafeno gabalėlių gamybai. Tačiau Korėjos mokslininkai žengė žingsnį toliau, perkeldami plėveles į lanksčius pagrindus, išlaikant aukštą kokybę. Perkėlimas atliekamas vienu iš dviejų būdų. Vienas iš jų yra išgraviruoti nikelį tirpale, kad grafeno plėvelė plūduriuotų ant jo paviršiaus ir būtų paruošta nusodinti ant bet kokio pagrindo. Paprastesnė gudrybė – plėvelės perkėlimas naudojant guminį antspaudą.
Kolumbijos universiteto fizikos profesorius Filipas Kimas , kuris yra naujojo dokumento bendraautoris, teigia, kad cheminis nusodinimas garais yra vienas pigiausių būdų gaminti kokybišką grafeną dideliu mastu ir turėtų būti suderinamas su esamomis puslaidininkių gamybos technologijomis. Šiuo metu mokslininkai gali pagaminti keturių colių gabalus, tačiau Hongas teigia, kad jie galėtų nesunkiai išplėsti procesą.
Hong sako, kad naujosios grafeno plėvelės yra mažiau brokuotos nei anksčiau pagamintos, todėl jos yra maždaug 30 kartų laidesnės ir maždaug 20 kartų mobilesnės nei ankstesnės grafeno plėvelės. Sakoma, kad laidumo pakanka kai kurioms pradinio lygio programoms mažuose LCD ekranuose ir jutikliniuose ekranuose Norėdami susisiekti su Yang , medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius Kalifornijos universitete, Los Andžele. Tačiau jis priduria, kad laidumas vis tiek turėtų būti 10 kartų geresnis, kad būtų galima pakeisti ITO organiniuose saulės elementuose ir OLED.
Svarstoma, kad daugelis kitų medžiagų būtų skaidrios, lankstomos elektronikos. Anglies nanovamzdeliai gali būti sunkus konkurentas. Pavyzdžiui, mokslininkai daro pažangą kurdami lanksčius nanovamzdelių tranzistorius ir Unidimas , įsikūrusi Menlo parke, Kalifornijoje, netrukus pradės pardavinėti nanovamzdeliais dengtas plastikines plėveles, kurios galėtų būti naudojamos vietoj ITO dangų ekranuose.
Kiti gamino lanksčius, permatomus tranzistorius, naudodami indžio oksido dangas arba cinko oksido ir indžio oksido nanolaidus. Tuo tarpu Mičigano universiteto mokslininkai, naudodami labai plonų metalinių vielų tinklelį, pagamino skaidrius elektrodus.
Grafeno pranašumas gali būti jo išskirtinis stiprumas ir didelis mobilumas (numatomas dvigubai didesnis nei nanovamzdelių). Ryžių universiteto grafeno tyrinėtojas Tao He teigia, kad naujųjų plėvelių laidumo ir mobilumo vertės yra įspūdingos. Nemačiau jokio [kito darbo], panašaus ar palyginamo į šį, sako jis ir priduria, kad naujasis darbas galėtų sudaryti sąlygas didelio masto ir nebrangių lanksčios grafeno elektronikos gamybai.