Micrografía óptica de los dominios de grafeno formados a través de los límites de los granos. Crédito:Universidad de Oxford
Una nueva forma de cultivar grafeno sin los defectos que lo debilitan y evitan que los electrones fluyan libremente dentro de él podría abrir el camino a la fabricación a gran escala de dispositivos basados en grafeno con aplicaciones en campos como la electrónica. energía, y salud.
Un equipo dirigido por científicos de la Universidad de Oxford ha superado un problema clave del crecimiento del grafeno, una capa de carbono de un átomo de espesor, al utilizar una técnica establecida llamada deposición química de vapor. que los diminutos copos de grafeno se forman con orientaciones aleatorias, dejando defectos o 'costuras' entre las escamas que crecen juntas.
El descubrimiento, informó en un artículo que se publicará en ACS Nano , revela cómo estas escamas de grafeno, conocido como 'dominios', se puede alinear manipulando la alineación de los átomos de carbono en una lámina de cobre relativamente barata:la estructura atómica de la superficie del cobre actúa como una "guía" que controla la orientación de los átomos de carbono que crecen sobre ellos.
Una combinación del control de esta guía de cobre y la presión aplicada durante el crecimiento permite controlar el espesor de estos dominios, la geometría de sus bordes y los límites de los granos donde se encuentran:'costuras' que actúan como obstáculos para el progreso suave de los electrones necesarios para crear dispositivos eléctricos y electrónicos eficientes basados en grafeno.
Los métodos actuales de cultivo de escamas de grafeno a menudo sufren de dominios de grafeno que no se alinean, ', dijo la profesora Nicole Grobert del Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford que dirigió el trabajo. 'Nuestro descubrimiento muestra que es posible producir grandes hojas de grafeno donde estas escamas, llamados 'dominios', están bien alineados, que creará un mejor más fuerte, y material más 'amigable con los electrones'.
En principio, el tamaño de la hoja de grafeno que se puede crear solo está limitado por el tamaño de la hoja de base de cobre.
Imagen SEM de dominios de grafeno hexagonales bien alineados. Crédito:Universidad de Oxford
El equipo dirigido por Oxford, que incluye investigadores de Forschungszentrum Juelich Alemania, la Universidad de Ioannina Grecia, y Renishaw plc, ha demostrado que también es posible utilizar la nueva técnica para cultivar selectivamente dominios bicapa de grafeno, una doble capa de átomos de carbono estrechamente empaquetados, que son de particular interés por sus inusuales propiedades eléctricas.
'La gente ha usado el cobre como material base antes, pero esta es la primera vez que alguien ha demostrado que los muchos tipos diferentes de superficies de cobre pueden controlar fuertemente la estructura del grafeno, dijo el profesor Grobert. 'Es un paso importante para encontrar una forma de fabricar grafeno de forma controlada a escala industrial, algo que es esencial si queremos cerrar la brecha entre la investigación fundamental y la construcción de tecnologías útiles basadas en grafeno '.
