(PhysOrg.com) - Al calentar el metal para producir grafeno, Los investigadores de la Universidad de Rice pueden calentar los corazones de los fabricantes de productos electrónicos de alta tecnología.

El laboratorio del químico de Rice, James Tour, publicó dos artículos este mes que avanzan la ciencia de hacer grafeno bicapa. Muestran cómo cultivarlo en un sustrato funcional haciéndolo difundir primero en una capa de níquel.

El grafeno se cultiva comúnmente en un catalizador metálico, generalmente cobre, y debe transferirse a un sustrato eléctricamente aislante como el dióxido de silicio antes de que pueda usarse en un circuito. El proceso de transferencia es engorroso y requiere mucho tiempo y puede ser tan frustrante como manipular envoltorios de plástico domésticos. Tour dijo.

Los nuevos procesos descritos en dos ACS Nano los artículos muestran que el grafeno bicapa a gran escala puede cultivarse directamente sobre una variedad de sustratos aislantes. Eliminan el proceso de transferencia y facilitan el crecimiento de grandes láminas de grafeno semiconductor listas para su incorporación en transistores estampados. Tour dijo.

“La capacidad de cultivar grafeno bicapa directamente sobre un aislante puede permitir a los fabricantes de dispositivos electrónicos construir transistores sin el pesado paso industrial de colocar una hoja de grafeno sobre otra, "dijo Tour, T.T. y W.F. de Rice Cátedra Chao de Química y profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales y de informática.

Grafeno la forma de carbono de un solo átomo de espesor, ha sido objeto de muchos estudios desde su descubrimiento en 2004. El laboratorio de Tour se ha convertido en un actor importante en la investigación del grafeno al publicar en los últimos años artículos sobre cómo descomprimir nanotubos en nanocintas de grafeno, caracterizando sus propiedades eléctricas a través de la litografía, crear electrodos transparentes para pantallas táctiles y hacer grafeno a partir de una variedad de fuentes baratas, incluso galletas Girl Scout. Todos tienen como objetivo reducir el costo y la complejidad de la producción de grafeno y llevarlo a un uso generalizado.

Una sola capa de grafeno, que a escala atómica parece alambre de gallinero, es un semimetal y no tiene banda prohibida; esto lo hace inadecuado para muchas aplicaciones electrónicas. Pero el grafeno bicapa es un semiconductor. Sus propiedades dependen del desplazamiento o rotación de las capas entre sí y se puede ajustar mediante un campo eléctrico aplicado a través de las capas.

Los nuevos procesos dependen de la solubilidad de los átomos de carbono en níquel caliente. En un estudio, un grupo dirigido por el estudiante de posgrado Zhiwei Peng evaporó una capa de níquel sobre dióxido de silicio y colocó una película de polímero, la fuente de carbono, encima.

Calentando el sándwich a 1, 000 grados Celsius en presencia de un flujo de argón e hidrógeno gaseoso permitieron que el polímero se difundiera en el metal; al enfriarse, el grafeno se formó sobre el níquel y sobre las superficies de dióxido de silicio. Cuando el níquel y el grafeno incidental que se formaron en la parte superior se eliminaron, El grafeno bicapa se dejó adherido al sustrato de dióxido de silicio.

En el otro estudio, El estudiante de posgrado Zheng Yan barajó el sándwich. Cubrió una capa de dióxido de silicio con una astilla de uno de una variedad de polímeros y luego puso el níquel encima. De nuevo, bajo alta temperatura y baja presión, El grafeno bicapa formado entre el dióxido de silicio y el níquel. La experimentación con otras sustancias reveló que el grafeno bicapa también se formaría en el nitruro de boro hexagonal, nitruro de silicio y zafiro.

“Este tipo de proceso elimina la necesidad de transferir el grafeno rollo a rollo a un sustrato electrónico, porque el grafeno bicapa ahora se puede cultivar directamente sobre el sustrato de interés, ”Dijo Tour.

Autores del primer artículo, "Crecimiento de grafeno bicapa en sustratos aislantes, "eres Yan, Peng, estudiante de posgrado Zhengzong Sun, ex estudiante de posgrado Jun Yao, asociados de investigación postdoctorales Yu Zhu y Zheng Liu, Tour y Pulickel Ajayan, el profesor Benjamin M. y Mary Greenwood Anderson de Ingeniería Mecánica y Ciencia de los Materiales y de Química.

Autores del segundo artículo, "Crecimiento directo de grafeno bicapa sobre sustratos de SiO2 por difusión de carbono a través del níquel, "son Peng, Yan Sol y Tour.