Inženýři našli nový způsob, jak vyrobit grafen, „zázračný materiál“, který by mohl změnit svět

Inženýři objevili nový způsob výroby ‚zázračného materiálu‘ grafenu, který by mu mohl konečně umožnit maximálně využít jeho potenciál.

Když byl v roce 2004 objeven vytvořením jediné vrstvy atomů uhlíku, vědci tento materiál uvítali jako potenciální revoluci. Je tak vodivý a tak výkonný, že podle expertů dokáže přeměnit vše od skladování energie po lékařské přístroje a osobní elektroniku.

Tento potenciál však nebyl nikdy plně využit. Částečně je to proto, že je obtížné jej vyrobit čistě a ve velkém měřítku.

Jedním z problémů je, že je obtížné ho vyrobit čistě a bez nečistot. Ale výzkumníci tvrdí, že nový proces umožňuje výrobu grafenu čistým a redukovatelným způsobem.

Dokázali to tím, že zjistili, že kvalita grafenu souvisí s kyslíkem. Pokud je v okolí byť jen malý zlomek kyslíku, výrazně to ovlivňuje rychlost růstu grafenu a znamená to, že jej nemusí být možné použít.

„Ukázali jsme, že odstranění téměř veškerého kyslíku z růstového procesu je klíčem k dosažení vysoce kvalitní, reprodukovatelné CVD syntézy grafenu,“ řekl vedoucí výzkumu James Hohn z Kolumbijské univerzity. „Toto je milník směrem k výrobě grafenu ve velkém.“

Inženýři tradičně vyráběli grafen dvěma způsoby. První používá lepicí pásku k odlupování vrstev z kousku grafitu, dokud není dostatečně tenký, aby se dal použít jako grafen, čímž se získávají čisté vzorky, ale v malém měřítku, které znemožňuje jejich průmyslové použití.

Druhý umožňuje větší produkci a je známý jako růst CVD. Zahrnuje průchod plynu obsahujícího uhlík, jako je metan, přes měděný povrch při neuvěřitelně vysokých teplotách, což způsobuje rozpad metanu a nutí atomy uhlíku přeskupit se do vrstvy grafenu.

To jim umožňuje dosáhnout velikosti metrů. Ale také trpěly problémy s jejich spolehlivou kvalitou.

Vědci již zjistili, že jakýkoli kyslík v tomto procesu by jej zpomalil nebo dokonce rozleptal grafen. Od té doby se inženýři snaží budovat nové systémy, které dokážou řídit kyslík a zabránit tomu, aby narušil proces.

Nyní vědci tvrdí, že tento proces výrazně zlepšili a umožnili grafenu růst rychleji a spolehlivěji. Zjistili, že vyrobený grafen také vykazoval všechna nezbytná chování, která by umožnila jeho použití ve velkém měřítku.

Tato práce je popsána v novém článku s názvem „Reproducible Graphene Synthesis by Oxygen-Free Chemical Vapour Deposition“, publikovaném v časopise. Příroda.