Paul van Gerven
11 November 2008

Onderzoekers van het California Nanosystems Institute (CNSI) hebben een methode ontwikkeld om betrekkelijk eenvoudig stukjes grafeen te maken in de ordegrootte van twintig bij veertig micrometer. Niet eerder lukte het zulke grote stukken te maken van de koolstofverbinding die in de belangstelling staat als basismateriaal voor elektronica, sensoren en zonnecellen.

De eerste vlokjes grafeen werden gemaakt door grafiet net zo lang met plakband uit elkaar te trekken totdat er een enkele laag overblijft. Onderzoekers moeten met een optische microscoop tussen de multilaagsstructuren op zoek naar kandidaten en vervolgens met AFM bevestigen dat het inderdaad om grafeen gaat. Hoewel zeer arbeidsintensief, is deze methode bij gebrek aan beter altijd populair gebleven in het lab. Voor serieuze toepassing van grafeen is echter een meer volwassen methode nodig, die bovendien grotere stukken produceert.

De Amerikanen van het CNSI, dat onderdeel is aan de University of California in Los Angeles, maakten grafeen uit grafietoxide. Zij losten dit materiaal op in de vloeistof hydrazine, waarbij een chemische reactie optreedt die grafietoxide omzet in grafeen. Na afloop blijft het reactieproductie gesuspendeerd in de vloeistof. Met spincoating kunnen de plakjes vervolgens worden overgebracht op een substraat.

Bij eerder onderzoek werd het grafietoxide eerst op een oppervlak gebracht en dan pas gereduceerd. Het aldus geproduceerde grafeen bleek echter meer ’gekreukt‘ te zijn vergeleken met grafeen gemaakt met de plakbandmethode en bovendien slechter elektrisch presterend. Dat is dan weer niet het geval bij weer een andere methode, de thermische reductie van siliciumcarbide, maar ook dat levert slechts kleine vlokjes grafeen op en de hoge temperaturen zijn niet compatibel met de meeste halfgeleiderprocessen.

 advertorial 

The waves of Agile

Derk-Jan de Grood has created a rich source of knowledge for Agile coaches and leaders. With practical tips to create a learning organization that delivers quality solutions with business value. Order The waves of Agile here.

De grafeenplakjes van het CNSI zijn niet alleen groter dan die geproduceerd met welke andere methode dan ook, ze presteren elektronisch naar behoren. De onderzoekers brachten elektrodes aan op grafeen dat op een siliciumwafer lag en testten de resulterende veldeffecttransistoren. Die gedroegen zich bijna hetzelfde als transistoren gemaakt met exfoliation oftewel de plakbandmethode.

Hoewel het onderzoek van de Amerikanen een aardige stap voorwaarts is in de massaproductie van grafeen, is het duidelijk nog altijd een labmethode. In hoeverre het ooit commercieel van waarde zal zijn, is onduidelijk.