Surastas būdas kaip auginti didelių matmenų grafeno darinius

Tyrimai, atlikti JAV Energijos departamento Ouk Ridžo nacionalinėje laboratorijoje, rodo, kad vandenilis, o ne anglis, daugiausia lemia grafeno grūdelių formą ir dydį. Mokslininkų komandai vadovavo minėtosios laboratorijos atstovas Ivanas Vlasiukas (Ivan Vlassiouk) ir Naujojo Meksiko valstybinio universiteto (JAV) chemijos profesorius Sergejus Smirnovas (Sergei Smirnov). Tyrėjų darbas publikuotas „ACS Nano“ žurnale.

„Vandenilis ne tik inicijuoja grafeno augimą, bet ir reguliuoja šio darinio formą bei dydį, – teigia I. Vlasiukas. – Išspausdintame darbe mes apašome tikslaus pavidalo grafeno grūdelių auginimo metodą. Šie dariniai turi idealią heksagoninę formą, todėl gali sudaryti tikslią monokristalinę struktūrą“.

Kelerius pastaruosius metus grafenas buvo auginamas skaidant anglies turinčias dujas, pavyzdžiui, metaną, ant vario folijos itin aukštose temperatūrose (tai yra vadinamasis cheminio garų nusodinimo metodas). Apie tai, kaip tiksliai vyksta visas procesas, buvo žinoma ne itin daug, todėl tyrėjai suprato, jog norėdami išgauti geresnės kokybės grafeno plėveles, privalo kur kas geriau panagrinėti augimo mechanizmą.

Iki pat dabar užaugintas grafeno plėveles daugiausia sudarė netaisyklingų formų ir skirtingų dydžių grūdeliai, kurie negalėjo suformuoti monokristalų. „Visų nuostabai, mums pavyko parodyti, jog augimo spartą, grafeno grūdelių dydį ir formą lemia ne tik anglies šaltinis bei auginimo padėklas, – tęsia mokslininkas. – Mes atradome, jog vandenilis, iki tol laikytas gan pasyviu vyksmo elementu, vaidina labai svarbų vaidmenį. Jis itin prisideda prie adsorbuotų molekulių, pradedančių grafeno augimo procesą, aktyvacijos bei ant grūdelių kraštų aptinkamų silpnų ryšių, lemiančių grafeno kokybę, pašalinimo“.

Naudodami naująjį metodą I. Vlasiukas kartu su kolegomis sugalvojo būdą, leidžiantį patikimai susintetinti didelių matmenų grafeno darinius. Tai, kad mokslininkų metodas leidžia valdyti grūdelių dydį ir jų formą, leidžia pagalvoti apie kur kas didesnį šios medžiagos funkcionalumą konstruojant tranzistorius ir šimtus kitų elektronikos įtaisų.

Pasak tyrėjo, šio tyrimo reikšmė yra didžiulė, mat „mūsų atradimai labai svarbūs kuriant itin didelių matmenų pavienius grafeno domenus, kurie leis grafeną plačiai taikyti gaminant realius įrenginius“.