Novo método para fazer o grafeno transforma defeitos em melhorias

Pesquisas recentes encontraram uma nova maneira de criar grafeno que adiciona defeitos estruturais para melhorar o desempenho do materials que pode ter benefícios em uma variedade de aplicações – de sensores e baterias, a eletrônicos.

Cientistas da Escola de Química da Universidade de Nottingham, Universidade de Warwick e fonte de luz de diamante desenvolveram um processo de etapa para crescer grafeno-filmes utilizados usando uma molécula, azuupireno, cuja forma imita a do defeito desejado. A pesquisa tem sido publicado hoje em Ciência química.

David Duncan, professor associado da Universidade de Nottingham e um dos principais autores do estudo, explica: “Nosso estudo explora uma nova maneira de fazer grafeno, esse materials super-fino e super-forte é feito de átomos de carbono e, embora o grafeno perfeito seja notável, às vezes é perfeito.

“Geralmente, os defeitos no materials são vistos como problemas ou erros que reduzem o desempenho, nós os usamos intencionalmente para adicionar funcionalidade. Descobrimos que os defeitos podem tornar o grafeno mais” pegajoso “a outros materiais, tornando -o mais útil como um catalisador, além de melhorar a capacidade do século e a capacidade de imagens e os magnéticos.

O grafeno é composto de um ladrilho plano de seis átomos de carbono em um anel. O defeito desejado tem anéis vizinhos que consistem em 5 e 7 átomos de carbono. O azupireno tem uma forma (ou topologia) que naturalmente inclui o mesmo tipo de anéis irregulares a serem introduzidos no grafeno. O azupireno foi usado para cultivar grafeno para criar filmes com uma alta taxa desse tipo específico de defeito e, alterando a temperatura durante o crescimento, a quantidade de defeitos no materials ultimate pode ser controlada.

Pesquisadores do Instituto de Grafeno em Manchester também demonstraram com sucesso que o grafeno poderia ser transferido para diferentes superfícies que mantêm os defeitos, uma conquista tecnológica importante para aplicar esses filmes a dispositivos reais.

Este trabalho usou uma ampla gama de ferramentas avançadas, reunindo uma colaboração em todo o Reino Unido, Alemanha e Suécia usando microscopia avançada e espectroscopia na fonte de luz de diamante em Oxfordshire e Max IV, na Suécia, bem como no supercomputador nacional do Reino Unido, Archer2, permitindo que os pesquisadores estudassem a estrutura atômica do grafeno defeituoso, demonstrando que os defeitos estavam presentes e como os defeitos afetavam as propriedades químicas e eletrônicas do grafeno defeituoso.

O professor Reinhard Maurer, Departamento de Química da Universidade de Warwick, diz: “Ao escolher cuidadosamente a molécula de partida e as condições de crescimento, mostramos que é possível cultivar grafeno nos quais as imperfeições podem ser introduzidas de uma maneira mais controlada. Caracterizamos as assinaturas desses imperfeitos, reunindo imagens atômicas, espectroscopia e computação.

“Este estudo é uma prova do que pode ser alcançado através da colaboração internacional e da integração de diversas conhecimentos científicos”, disse o Dr. Tien-Lin Lee, da Diamond Gentle Supply. “Ao combinar microscopia avançada, espectroscopia e modelagem computacional entre instituições no Reino Unido, Alemanha e Suécia, conseguimos descobrir os mecanismos de escala atômica por trás da formação de defeitos no grafeno, algo que nenhuma técnica ou equipe pode ter alcançado sozinho”.