Selle avastamisest saadik on grafeen jätkuvalt huvi äratanud. Mitmel erineval viisil grafiidist saadav grafeen on moodustatud ühest kihist kuusnurkselt paiknevatest süsiniku aatomitest. Oma ehituse tõttu pakub grafeen kõige rohkem huvi just nanostruktuuride vallas. Lisaks grafeeni tänu selle elektrilistele ja optilistele omadustele võimalik kasutada alternatiivina muudele materjalidele nii elektroonikas kui ka sensorites. Räägitakse ka grafeeni kasutamise võimalustest energiaga seotud rakendustes. Grafeenlehti erinevail viisidel kombineerides on võimalik muuta selle omadusi ning panna see täitma erinevaid funktsioone.
Kahjuks on grafeeni valmistamine aga keeruline protsess. Samuti on siiani olnud mõneti keeruline ka grafeeni kihtide paksuse kontrolli all hoidmine. Lahenduseks sellele probleemile on välja mõelnud grupp teadlasti California ülikoolist Berkeley’s. Vastav artikkel “Metal-catalyzed crystallization of amorphous carbon to graphene” ilmus ajakirjas Applied Physics Letters.
,,Valmistatava grafeeni paksuse kontrolli all hoidmine on väga tähtis,” sõnas Ali Javey, selle projekti juht. ,,Meie lähenemine seisneb mittekristalse süsiniku muutmises kristalseks grafeeniks. Me leidsime, et kontrollides esialgse amorfse süsiniku paksust on võimalik kontrollida ka kristalse grafeeni paksust. Tänu meie protsessile on võimalik paremini kindlustada saadava grafeeni omadusi, ning see on erinevate rakendustega seoses väga vajalik.”
Javey ja tema töörühm kasutasid senisest grafeeni valmistamise meetodist erinevat viisi. ,,Suuremas osas on kasutatud keemilise sadestamise protsessi,” seletab ta. ,,Substraadil on katalüütiline kiht ning kuumutamise ajal lastakse kambrisse süsinikku sisaldavat gaasi nii, et süsinik sadestub. Et see pole aga kinnine protsess, tõmbub ligi pea lõpmatu arv keskkonnas leiduvaid süsiniku aatomeid. Seetõttu ongi raske kontrollida saadavate süsiniku kihtide arvu.”
Võti kontrolli saavutamiseks seisneb sellise keskkonna loomises, kus süsiniku aatomite arv oleks piiratud. ,,Oma protsessis kasutasime me tahket süsinikuallikat, mis sadestatakse substraadile lõpliku paksusega kihina. Sinna peale asetatakse katalüütiline kiht. Kuna kontrolli all on juba esialgse süsiniku kihi paksus on võimalik kontrollida ka saadavate kihtide arvu,” seletab Javey.
,,See on tähtis kuna süsinikukihi paksus mõjutab otseselt grafeeni elektrilisi, optilisi ja mehaanilisi omadusi. Suutlikkus kontrollida grafeenikihte lubab toota grafeeni erinevateks otstarveteks, mis aga suurendab grafeeni kasutusvõimalusi üleüldises skaalas,” lisab ta.
Järgmiseks sammuks on teha kindlaks kas sel viisil ning keemilisel sadestamisel saadud grafeeni kvaliteedid ühtivad. ,,See on igatahes paljulubav,” on Javey kindel. ,,Võrdlemiseks kasutasime Ramani spektroskoopiat ning sellest selgus et kvaliteet on hea. Kvaliteedi veel paremaks hindamiseks valmistume lisaks läbi viima ka elektrilist analüüsi.”
Javey loodab, et tulevikus võimaldab selline meetod grafeeni laialdasemat kasutust. ,,Grafeenile on mitmeid rakendusi, kuid mõistes selle olemust paremini on meil võimalus sellest veel rohkem kasu saada.”
Töörühma teisteks liikmeteks olid Roya Maboudian ning tema kolleegid Berkeley ülikoolist.
Lisaks:
Artikkel ajakirjas Applied Physics Letters: http://link.aip.org/link/?APPLAB/96/063110/1
Artikkel lehel Physorg.com: http://www.physorg.com/news186755474.html
Leave a Reply