No necesita un gran láser para producir grafeno inducido por láser (LIG). Científicos de la Universidad de Rice, la Universidad de Tennessee, Knoxville (UT Knoxville) y el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) están utilizando un rayo visible muy pequeño para quemar la forma espumosa de carbono en patrones microscópicos.

Los laboratorios del químico de Rice James Tour, que descubrió el método original para convertir un polímero común en grafeno en 2014, y el científico de materiales de Tennessee / ORNL, Philip Rack, revelaron que ahora pueden observar cómo se forma el material conductor mientras hace pequeños rastros de LIG en un microscopio electrónico de barrido (SEM).

El proceso alterado, detallado en la American Chemical Society's Interfaces y materiales aplicados ACS , crea LIG con características más de un 60% más pequeñas que la versión macro y casi 10 veces más pequeñas de lo que normalmente se lograba con el antiguo láser infrarrojo.

Los láseres de menor potencia también hacen que el proceso sea menos costoso, Tour dijo. Eso podría conducir a una producción comercial más amplia de sensores y electrónicos flexibles.

"Una clave para las aplicaciones de la electrónica es hacer estructuras más pequeñas para que uno pueda tener una densidad más alta, o más dispositivos por unidad de área, ", Dijo Tour." Este método nos permite hacer estructuras que son 10 veces más densas de lo que hacíamos anteriormente ".

Para probar el concepto, el laboratorio fabricó sensores de humedad flexibles que son invisibles a simple vista y fabricados directamente en poliimida, un polímero comercial. Los dispositivos pudieron detectar el aliento humano con un tiempo de respuesta de 250 milisegundos.

"Esto es mucho más rápido que la frecuencia de muestreo para la mayoría de los sensores de humedad comerciales y permite el monitoreo de cambios rápidos de humedad local que pueden ser causados ​​por la respiración. "dijo el autor principal del artículo, El investigador postdoctoral de Rice Michael Stanford.

Los láseres más pequeños bombean luz a una longitud de onda de 405 nanómetros, en la parte azul-violeta del espectro. Estos son menos poderosos que los láseres industriales que el Tour Group y otros alrededor del mundo están usando para quemar grafeno en plástico. papel, madera e incluso comida.

El láser montado en SEM quema solo las cinco micras superiores del polímero, escribir características de grafeno tan pequeñas como 12 micrones. (Un cabello humano, en comparación, tiene de 30 a 100 micrones de ancho).

Trabajar directamente con ORNL permitió que Stanford capitalizara los equipos avanzados del laboratorio nacional. "Eso es lo que hizo posible este esfuerzo conjunto, "Dijo Tour.

"Hice gran parte de mi investigación de doctorado en ORNL, así que estaba al tanto de las excelentes instalaciones y científicos y cómo podrían ayudarnos con nuestro proyecto, ", Dijo Stanford." Las características LIG que estábamos creando eran tan pequeñas que hubieran sido casi imposibles de encontrar si hubiéramos grabado los patrones con láser y luego los buscáramos en el microscopio más tarde ".

Excursión, cuyo grupo introdujo recientemente el grafeno flash para convertir instantáneamente la basura y los desperdicios de comida en un material valioso, dijo que el nuevo proceso LIG ofrece un nuevo camino hacia la escritura de circuitos electrónicos en sustratos flexibles como la ropa.

"Si bien el proceso flash producirá toneladas de grafeno, el proceso LIG permitirá que el grafeno se sintetice directamente para aplicaciones electrónicas precisas en superficies, "Dijo Tour.