Un nuevo enfoque para el cultivo de grafeno reduce en gran medida los problemas que han plagado a los investigadores en el pasado y despeja el camino hacia el uso de la forma cristalina del grafito en los sofisticados dispositivos electrónicos del mañana.

Los hallazgos de los investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía demuestran que el hidrógeno, en lugar del carbono, dicta la forma y el tamaño del grano de grafeno. según un equipo dirigido por Ivan Vlassiouk de ORNL, un miembro de Eugene Wigner, y Sergei Smirnov, profesor de química en la Universidad Estatal de Nuevo México. Esta investigación se publica en ACS Nano .

"El hidrógeno no solo inicia el crecimiento del grafeno, pero controla la forma y el tamaño del grafeno, ", Dijo Vlassiouk." En nuestro periódico, hemos descrito un método para cultivar granos de grafeno bien definidos que tienen formas hexagonales perfectas que apuntan a la estructura de cristal único impecable ".

En los últimos dos años, El crecimiento del grafeno ha implicado la descomposición de gases que contienen carbono, como el metano, en una lámina de cobre a altas temperaturas. el llamado método de deposición de vapor químico. Poco se sabía sobre el proceso exacto, pero los investigadores sabían que tendrían que comprender mejor el mecanismo de crecimiento antes de poder producir películas de grafeno de alta calidad.

Hasta ahora, Las películas de grafeno cultivadas han consistido en granos de grafeno de forma irregular de diferentes tamaños, que por lo general no eran monocristales.

"Hemos demostrado que, asombrosamente, no es solo la fuente de carbono y el sustrato los que dictan la tasa de crecimiento, la forma y el tamaño del grano de grafeno, ", Dijo Vlassiouk." Encontramos que el hidrógeno, que se pensaba que desempeñaba un papel bastante pasivo, también es crucial para el crecimiento del grafeno. Contribuye tanto a la activación de moléculas adsorbidas que inician el crecimiento del grafeno como a la eliminación de enlaces débiles en los bordes del grano que controlan la calidad del grafeno ".

Usando su nueva receta, Vlassiouk y sus colegas han creado una forma de sintetizar grafeno de manera confiable a gran escala. El hecho de que su técnica les permita controlar el tamaño del grano y los límites puede resultar en una funcionalidad mejorada del material en los transistores, semiconductores y potencialmente cientos de dispositivos electrónicos.

Las implicaciones de esta investigación son significativas, según Vlassiouk, quien dijo, "Nuestros hallazgos son cruciales para desarrollar un método para cultivar grafeno de dominio único a gran escala que constituirá un gran avance hacia la implementación del grafeno en dispositivos del mundo real".