(PhysOrg.com) - Los investigadores han sido pioneros en un método que reduce a más de la mitad la temperatura a la que se puede producir grafeno de alta calidad.

La técnica abre nuevas oportunidades para el uso del grafeno, que es ampliamente considerada como una potencial "sustancia maravillosa" para el siglo XXI.

Los investigadores del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge agregaron una cantidad muy pequeña de oro a la superficie de una película de níquel. en el que luego se cultivó el grafeno. La aleación resultante significó que pudieron cultivar grafeno a 450ºC en lugar de 1, 000ºC que normalmente se requiere.

El equipo, que fue dirigido por Robert Weatherup y Bernhard Bayer en el grupo de investigación Hofmann del Departamento, También pudo averiguar más sobre cómo se forma el grafeno durante este proceso.

“Solo una vez que desarrollamos una imagen detallada de cómo estaba creciendo el grafeno, pudimos comenzar a ajustar ese crecimiento y diseñar racionalmente el catalizador, el níquel, para mejorarlo, ”Dijo Weatherup. "Entender esto es interesante desde un punto de vista científico, pero utilizar este conocimiento para mejorar el proceso de crecimiento ha sido el resultado realmente útil de nuestro trabajo ".

El grafeno es una sustancia microscópicamente delgada, que existe esencialmente en solo dos dimensiones. Consiste en un solo, Hoja de átomos de carbono de un átomo de espesor, dispuestas en una celosía hexagonal.

Lo que lo hace emocionante para los científicos es su notable variedad de propiedades. El grafeno es muy fuerte Transparente y altamente conductivo. Esto significa que podría usarse para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo electrónica flexible que puede ser usada por el usuario, banda ancha rápida, Computación de alto rendimiento y componentes ligeros para aviones y otras máquinas.

Para que se materialice cualquiera de estas posibilidades, Se necesita un método confiable para producir grafeno de alta calidad. La mejor opción hasta la fecha ha involucrado a científicos que utilizan la deposición química de vapor. En este proceso, una película de catalizador, en algunos casos níquel, en otros, el cobre - está expuesto a un gas que contiene carbono a temperaturas muy altas. Luego, el grafeno se ensambla en la superficie de la película.

Hasta ahora, temperaturas de aproximadamente 1, Se necesitaron 000ºC para que se formara el grafeno. Esto plantea un problema, debido a que las temperaturas de alto crecimiento dañarían gravemente muchos de los materiales que se utilizan en la fabricación electrónica común, lo que significa que el grafeno no puede integrarse directamente en los circuitos que luego se utilizarían en productos electrónicos.

El uso de Weatherup y Bayer de películas de níquel con una pequeña cantidad de oro (menos del 1%) abre esta posibilidad al reducir la temperatura de crecimiento a 450º. La aleación también reduce la cantidad de lugares donde crece el grafeno en la película, porque el oro bloquea el crecimiento del grafeno.

Esto significa que a medida que emerge cada escama de grafeno, crece más y durante más tiempo antes de unirse con otra escama. Debido a que los electrones que viajan a través del grafeno no son perturbados por las uniones entre escamas con tanta frecuencia, se mejora la conductividad del grafeno. El resultado es grafeno que se puede producir a una temperatura drásticamente reducida, pero sigue siendo de la muy alta calidad que se necesitaría para futuras aplicaciones.

También se emplearon técnicas especializadas durante el proceso para "sentir" la capa de grafeno de un átomo de espesor a medida que crecía. Los investigadores pudieron demostrar definitivamente que el crecimiento del grafeno no solo ocurre cuando la sustancia se enfría (como algunos académicos habían pensado anteriormente), y que su crecimiento no solo se ve afectado por la superficie de la película del catalizador, pero por una región de la película debajo.

Los investigadores predicen ampliamente que es solo cuestión de tiempo antes de que el grafeno pase del dominio de la investigación científica a la industria. Por ahora, sin embargo, el desarrollo comercial aún está lejos.

“Lo ideal sería producir grafeno directamente sobre un sustrato aislante, como en la actualidad, la aleación debe eliminarse después del crecimiento para que el grafeno se utilice en aplicaciones, ”Dijo Weatherup. "El problema es que los aislantes tienden a ser menos buenos para convertir gases que contienen carbono en grafeno de alta calidad".

"El crecimiento del grafeno es todavía un campo muy joven, pero se mueve increíblemente rápido. Usando aleación del catalizador, como tenemos aqui, es un enfoque completamente nuevo para mejorar el proceso y esperamos que una mayor investigación de esto probablemente conduzca a una mejor producción de grafeno, y tal vez a temperaturas aún más bajas ".

Los hallazgos se informan en el nuevo número de la revista académica, Nano letras .