Comparación de la capa prístina (L) y de siliciuro (R). Crédito:Universidad de Oxford
Los cristales de grafeno de alta calidad de tamaño milimétrico se pueden hacer en minutos en lugar de horas utilizando una nueva técnica escalable. Los investigadores de la Universidad de Oxford lo han demostrado.
En solo 15 minutos, el método puede producir grandes cristales de grafeno de alrededor de 2-3 milímetros de tamaño que tomaría hasta 19 horas producir utilizando las técnicas actuales de deposición química de vapor (CVD) en las que el carbono en el gas reacciona con, por ejemplo, cobre para formar grafeno.
El grafeno promete ser un 'material maravilloso' para la construcción de nuevas tecnologías debido a su combinación de fuerza, flexibilidad, propiedades electricas, y resistencia química. Pero esta promesa solo se hará realidad si se puede producir de manera rentable a escala comercial.
Los investigadores tomaron una fina película de sílice depositada sobre una lámina de platino que, cuando se calienta, reacciona para crear una capa de siliciuro de platino. Esta capa se derrite a una temperatura más baja que el platino o la sílice creando una fina capa líquida que suaviza los 'valles' a nanoescala en el platino, de modo que los átomos de carbono del gas metano que rozan la superficie están más inclinados a formar grandes copos de grafeno.
Un informe de la investigación se publica en la revista. Comunicaciones de la naturaleza .
`` No solo podemos hacer escamas de grafeno de tamaño milimétrico en minutos, sino que este grafeno es de una calidad comparable a cualquier otro método que sea capaz de producir. ', dijo la profesora Nicole Grobert del Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford, quien dirigió la investigación. "Debido a que se le permite crecer de forma natural en cristales de grafeno individuales, ninguno de los límites de los granos puede afectar negativamente las propiedades mecánicas y eléctricas del material".
Comparación de imágenes en falso color de escamas. Crédito:Universidad de Oxford
Coautor Vitaliy Babenko, estudiante de doctorado en el Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford, dijo:"El uso de metales policristalinos ampliamente disponibles de esta manera puede abrir muchas posibilidades para la reducción de costos y la producción de grafeno a mayor escala para aplicaciones donde se necesita grafeno de muy alta calidad".
En cuanto al tamaño, el nuevo enfoque se compara favorablemente con el método común de cinta adhesiva, 'en el que se utiliza un trozo de cinta para despegar fragmentos de grafeno de un trozo de grafito, que produce copos de alrededor de 10 micrones (0,01 milímetros). El uso de CVD con solo platino crea escamas de alrededor de 80 micrones (0.08 mm). Pero con la capa líquida de siliciuro de platino, los investigadores muestran que se pueden producir cristales de grafeno de 2-3 milímetros en minutos.
De todas las técnicas que se utilizan actualmente para producir diferentes tipos de grafeno, la CVD es la más prometedora para escalar a un proceso industrial rentable. El equipo de Oxford cree que su enfoque también podría tener beneficios más allá de la velocidad y la calidad:con una capa líquida más gruesa para aislarlo, es posible que no sea necesario eliminar el grafeno del sustrato antes de que pueda usarse, un paso adicional costoso y que requiere mucho tiempo. con todos los demás métodos.
Copos producidos en platino prístino. Crédito:Universidad de Oxford
'Este es un estudio de prueba de principio que muestra que el grafeno de alta calidad, en forma de una sola capa de átomos de carbono, se puede hacer con el tamaño y la escala de tiempo que desearía alguien que busca desarrollar tecnologías, dijo el profesor Grobert. `` Por supuesto, se requiere mucho más trabajo antes de que obtengamos la tecnología del grafeno, pero ahora estamos a punto de ver que este material da el salto del laboratorio a un entorno de fabricación, y estamos ansiosos por trabajar con socios industriales para que esto suceda '.
Los investigadores dicen que En teoria, Sería posible seguir desarrollando y ampliando esta técnica para producir copos de grafeno en grandes láminas del tamaño de una oblea.
Copos producidos sobre capa de siliciuro. Crédito:Universidad de Oxford
Esta invención se suma a la creciente cartera de patentes de nanomateriales y sus tecnologías de producción de Nanomaterials by Design Group de la profesora Nicole Grobert. Bajo un programa de comercialización ideado por Isis Innovation, la empresa de comercialización de tecnología de la Universidad de Oxford, el Grupo está estableciendo colaboraciones con socios industriales como parte esencial del desarrollo de los productos del Grupo para posibles aplicaciones. La profesora Grobert también planea fabricar y vender su gama de nanomateriales especiales como parte de una nueva empresa comercial.
