p (PhysOrg.com) - Um método que reduz mais da metade a temperatura na qual o grafeno de alta qualidade pode ser produzido foi pioneiro por pesquisadores. p A técnica abre novas oportunidades para o uso do grafeno, que é amplamente considerada como uma potencial “substância maravilhosa” para o século 21.

p Os pesquisadores do Departamento de Engenharia da Universidade de Cambridge adicionaram uma quantidade muito pequena de ouro à superfície de um filme de níquel, em que o grafeno foi então cultivado. A liga resultante significava que eles eram capazes de cultivar grafeno a 450ºC em oposição ao 1, 000ºC que normalmente é necessário.

p O time, que foi liderado por Robert Weatherup e Bernhard Bayer no grupo de pesquisa Hofmann do Departamento, também foi capaz de descobrir mais sobre como o grafeno se forma durante este processo.

p “Apenas depois de desenvolvermos uma imagem detalhada de como o grafeno estava crescendo, pudemos começar a ajustar esse crescimento e projetar racionalmente o catalisador - o níquel - para melhorá-lo, Disse Weatherup. “Entender isso é interessante do ponto de vista científico, mas usar esse conhecimento para melhorar o processo de crescimento tem sido o resultado realmente útil do nosso trabalho. ”

p O grafeno é uma substância microscopicamente fina - existindo essencialmente em apenas duas dimensões. Consiste em um único, folha de átomos de carbono com a espessura de um átomo, dispostos em uma rede hexagonal.

p O que o torna interessante para os cientistas é sua notável gama de propriedades. O grafeno é muito forte, transparente e altamente condutivo. Isso significa que ele pode ser usado para uma ampla gama de aplicações, incluindo eletrônicos flexíveis que podem ser usados ​​pelo usuário, banda larga rápida, computação de alto desempenho e componentes leves para aviões e outras máquinas.

p Para que qualquer uma dessas possibilidades seja realizada, um método confiável para produzir grafeno de alta qualidade é necessário. A melhor opção até agora envolveu cientistas usando deposição de vapor químico. Nesse processo, um filme catalisador - em alguns casos, níquel, em outros, cobre - é exposto a um gás contendo carbono em temperaturas muito altas. O grafeno então se monta na superfície do filme.

p Até agora, temperaturas de cerca de 1, Foram necessários 000ºC para que o grafeno se formasse. Isso representa um problema, porque as temperaturas de alto crescimento danificariam gravemente muitos dos materiais que são usados ​​na fabricação de produtos eletrônicos comuns, o que significa que o grafeno não pode ser integrado diretamente aos circuitos que seriam usados ​​em produtos eletrônicos.

p O uso da Weatherup e da Bayer de filmes de níquel com uma pequena quantidade de ouro (menos de 1%) abre essa possibilidade ao reduzir a temperatura de crescimento para 450º. A liga também reduz o número de lugares onde o grafeno cresce no filme, porque o ouro bloqueia o crescimento do grafeno.

p Isso significa que, conforme cada floco de grafeno emerge, ele fica maior e por mais tempo antes de se juntar a outro floco. Como os elétrons que viajam através do grafeno, portanto, não são perturbados por junções entre flocos com tanta frequência, a condutividade do grafeno é melhorada. O resultado é o grafeno que pode ser produzido a uma temperatura drasticamente reduzida, mas ainda tem a qualidade muito alta que seria necessária para aplicações futuras.

p Técnicas especializadas também foram empregadas durante o processo para "sentir" a camada de grafeno com a espessura de um átomo à medida que crescia. Os pesquisadores conseguiram mostrar definitivamente que o crescimento do grafeno não ocorre apenas quando a substância esfria (como alguns acadêmicos pensavam anteriormente), e que seu crescimento não é afetado apenas pela superfície do filme do catalisador, mas por uma região do filme embaixo.

p Os pesquisadores preveem amplamente que é apenas uma questão de tempo antes que o grafeno passe do domínio da pesquisa científica para a indústria. Por enquanto, Contudo, o desenvolvimento comercial ainda está um pouco distante.

p “Idealmente, gostaríamos de produzir grafeno diretamente em um substrato isolante, como no momento, a liga deve ser removida após o crescimento para que o grafeno seja usado nas aplicações, Disse Weatherup. “O problema é que os isoladores tendem a ser menos bons na conversão de gases contendo carbono em grafeno de alta qualidade.”

p “O crescimento do grafeno ainda é um campo muito jovem, mas está se movendo incrivelmente rápido. Usando liga do catalisador, como temos aqui, é uma abordagem totalmente nova na melhoria do processo e esperamos que uma investigação mais aprofundada sobre isso leve a uma melhor produção de grafeno, e talvez em temperaturas ainda mais baixas. ”

p Os resultados são relatados na nova edição da revista acadêmica, Nano Letras .