Kā pagatavot grafēnu, izmantojot virsskaņas bumbas

Grafēns ir viens no mūsu laikmeta brīnummateriāliem. Tas ir aptuveni 200 reizes stiprāks par tēraudu, tas ir ārkārtējs siltuma un elektrības vadītājs, un tas ir gandrīz caurspīdīgs. Tomēr grafēna izgatavošana joprojām ir sarežģīta, it īpaši, ja tas ir jānovieto uz substrāta tādām lietojumprogrammām kā elektronika.

Šodien Simone Taioli no Trento Fundamentālās fizikas un lietojumu institūta Itālijā un daži draugi saka, ka ir izstrādājuši, kā to izdarīt, sākot ar slaveno futbola formas molekulu buckminsterfullerene.

Viņu ideja ir ārkārtīgi vienkārša: bombardējiet substrātu ar bumbiņām, kas pārvietojas virsskaņas ātrumā. Tas ir pietiekami ātrs, lai, atsitoties, tie atvērtos, un iegūtie atraisītie būri savienojas kopā, veidojot grafēna plēvi.

Pētnieki jau sen ir domājuši par bumbiņu izmantošanu kā grafēna prekursoru. Bet vienīgais veids, kā panākt, lai tos attaisītu un savienotu kopā, ir uzkarsēt tos līdz temperatūrai, kas pārsniedz aptuveni 600 °C.

Tas nav īpaši efektīvi, jo šīs augstās temperatūras var mainīt substrāta īpašības, jo īpaši oglekļa daudzumu, ko tas adsorbē. Tā rezultātā veidojas neregulāras plēves ar nopietniem defektiem.

Jaunā tehnika novērš šīs problēmas. Komanda paātrina bumbiņas, izlaižot tās hēlija vai ūdeņraža gāzē, kurai tās ļauj izplesties virsskaņas ātrumā, nesot līdzi oglekļa bumbiņas. Tas nodrošina bumbiņu enerģiju aptuveni 40 keV, nemainot to iekšējo dinamiku (atšķirībā no parastās sildīšanas, kas ievērojami palielina molekulārās vibrācijas).

Pēc tam šie puiši mērķē ar bumbiņām pret vara loksni un skatās, kā tās ietriecas tajā kā mušas uz vējstikla. Rezultāts ir diezgan vienmērīgs grafēnam līdzīga materiāla pārklājums vienā slānī.

Šim materiālam ir savas īpatnības. Sākumā tas nav izgatavots no regulāriem sešstūriem, piemēram, ideāls grafēns. Tā vietā tajā ir arī piecstūri, kas nāk no oriģinālajām buckyball konstrukcijām. Tas ir potenciāli noderīgi, jo piecstūri materiālā var radīt joslu spraugu, ko materiālu zinātnieki ir ļoti cerējuši izveidot grafēnā.

Lai gan šajā posmā šī tehnika ir tikai principa pierādījums, tā izskatās interesanta, jo īpaši tāpēc, ka tā ražo salīdzinoši augstas kvalitātes plēves un to var izmantot arī daudziem citiem materiāliem, piemēram, metāliem, pusvadītājiem un izolatoriem. Un tas varētu pavērt ceļu jaunas paaudzes elektroniskām ierīcēm.

Interesantas lietas!

Atsauce: arxiv.org/abs/1507.07859 : virzienā uz istabas temperatūras viena slāņa grafēna sintēzi ar C60 virsskaņas molekulārā stara epitaksiju

paslēpties