Nieuwe techniek om ‘wondermateriaal’ grafeen te produceren op grote schaal

© Jacob Amontree & Christian Cupo, Columbia University

Nieuwe techniek om ‘wondermateriaal’ grafeen te produceren op grote schaal
29 mei om 20:35

Wetenschappers zeggen dat ze een nieuwe manier hebben bedacht om grafeen te produceren. Dat zou het mogelijk moeten maken om het materiaal op grote schaal te maken, zonder kwaliteitsverlies. Tot nu toe lukte het een óf het ander, maar nooit beide tegelijkertijd.

Grafeen is een tweedimensionale laag van koolstofatomen gerangschikt in een zeshoekig patroon, vergelijkbaar met een bijenraat. Het is het dunste bekende materiaal en bezit unieke eigenschappen zoals uitzonderlijke sterkte, flexibiliteit en uitstekende warmte- en elektriciteitsgeleiding. Door deze eigenschappen is grafeen bruikbaar in diverse toepassingen, variërend van elektronica en materiaalwetenschappen tot biotechnologie en energieopslag.

Maar hoewel er enorm veel vraag is naar het ‘wondermateriaal’, is het tot nu toe moeilijk gebleken om het op grote schaal te produceren. Er zijn twee manieren waarop grafeen gemaakt wordt. Op kleine schaal kan tape gebruikt worden om laagjes grafiet af te pellen, totdat het slechts een atoom dik is. Het is echter niet mogelijk om deze techniek op grote schaal toe te passen.

Met de andere techniek, chemische dampafzetting (CVD), wordt een koolstofhoudend gas verhit over een koperoppervlakte, waardoor het gas uit elkaar valt. De koolstofatomen herschikken zich dan vanzelf tot een grafeenstructuur. Met deze techniek kunnen grafeenmonsters gemaakt worden die centimeters of zelfs meters groot zijn. Het probleem is echter dat het moeilijk is om op deze manier kwalitatieve grafeen te maken.

Nieuwe methode

In een nieuw onderzoek, gepubliceerd in vakblad Nature, zeggen wetenschappers het probleem te hebben opgelost. Het was eerder al bekend dat bij CVD zo weinig mogelijk zuurstof aanwezig moet zijn, omdat dit het proces verstoort. Zelfs een kleine hoeveelheid zuurstof zorgt ervoor dat de kwaliteit van het resulterende grafeen fors daalt. In het onderzoek beschrijven zij een techniek waarbij zo goed als alle zuurstof uit de CVD-omgeving kan worden weggehaald. Dat moet het mogelijk maken om grafeen op grote schaal te produceren, zonder dat de kwaliteit eronder lijdt. 

De volgende stap is om een manier te vinden om het grafeen over te dragen naar een nuttige drager zoals silicium. Dat zeggen de auteurs van de studie in een persbericht. Tot nu toe is het enkel mogelijk om het grafeen te produceren op de koperen oppervlakte. Om het materiaal effectief te kunnen gebruiken, moet het daar ook af gehaald kunnen worden.

Mis niks, volg ons WhatsApp-kanaal of abonneer je op de Bright Daily nieuwsbrief.