Grafeno, um cristal composto por apenas uma camada de átomos de carbono dispostos em um hexágono regular, é considerado um material que se acredita ser capaz de realizar milagres, em particular nas áreas de eletrônica, tecnologia de sensor e tecnologia de exibição, mas também em metrologia. Apenas quatro anos após a primeira preparação bem-sucedida de grafeno, seus descobridores Geim e Novoselov foram, portanto, premiados com o Prêmio Nobel. Como o método de preparação original (descamação de camadas atômicas únicas de grafite) não oferece uma boa perspectiva para amplo uso tecnológico, muitos grupos de pesquisadores estão se concentrando fortemente no desenvolvimento de procedimentos alternativos de fabricação.

Uma variante completamente nova e muito flexível foi agora desenvolvida pelo grupo de Andrey Turchanin da Universidade de Bielefeld em cooperação com a Universidade de Ulm e três departamentos do Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) e isso foi publicado na revista científica Materiais avançados .

Em contraste com os métodos convencionais onde o grafeno é fabricado, por exemplo, por precipitação de átomos de carbono da fase gasosa ou por grafitização térmica de carboneto de silício, os cientistas selecionaram moléculas aromáticas como ponto de partida neste trabalho. Como substratos, foram usados ​​cristais únicos de cobre e folhas de cobre policristalino baratas. Por irradiação com elétrons de baixa energia e posterior recozimento térmico, foi então possível converter uma única camada auto-organizada da molécula bifeniltiol, que precipitou na superfície do cobre, em grafeno.

Para investigar as propriedades químicas e físicas do grafeno fabricado desta forma, diferentes métodos de caracterização das universidades de Ulm e Bielefeld e do PTB foram aplicados, por exemplo, microscopia de varredura por tunelamento, microscopia eletrônica de transmissão, Espectroscopia Raman, bem como medições de transporte elétrico em baixas temperaturas e altos campos magnéticos. Todas essas medições confirmam que o grafeno de excelente qualidade cristalina e eletrônica foi realmente fabricado a partir da molécula aromática.

A flexibilidade da irradiação de elétrons, o que é possível tanto em grandes áreas como também com excelente resolução espacial em pequenas, lugares bem definidos, agora permite que estruturas de grafeno de basicamente qualquer forma sejam fabricadas, por exemplo. pontos quânticos, nanofitas ou outras nano-geometrias com funcionalidade específica. A seleção da temperatura na etapa de conversão térmica também permite ajustar o grau de cristalinidade e as características do grafeno que dependem dele.

Vantagens adicionais resultam da versatilidade do método de revestimento auto-organizado. Pode ser realizado com diferentes moléculas aromáticas que poderiam, por exemplo, também contêm átomos de dopagem para dopagem eletrônica do produto final. Aplicado em várias camadas, o chamado grafeno bi-camada ou multicamadas poderia ser fabricado, cuja estrutura de banda eletrônica alterada expande as aplicações potenciais do grafeno de camada única. Da mesma forma, outros substratos além do cobre usado aqui (por exemplo, outros metais, semicondutores, isoladores) podem ser usados. Além disso, também deve ser possível fabricar grafeno em quaisquer superfícies tridimensionais, como a auto-organização molecular também ocorre em superfícies curvas. O novo método de fabricação amplia as perspectivas de um melhor aproveitamento do "material mágico" de maneira tão impressionante que a respectiva publicação foi destacada na capa da edição de agosto da revista científica " Materiais avançados "