그래 핀 : 초강력 평면 결정

그래 핀 생산을위한 화학적으로 간단한 방법 개발

그래 핀은 벌집 구조에서 강한 결합으로 배열 된 탄소 원자의 2 차원 결정입니다. 알칼리 금속 (청색)의 도움으로 개별 그래 핀 층이 흑연 결정에서 분리됩니다. 스페이서 분자 (노란색)는 그래 핀이 흑연에 재 부착되는 것을 방지합니다. © 프랭크 하우 크
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탄소 화합물 그래 핀은 미래의 유망한 재료로 간주됩니다. 이제 화학자들은 이러한 탄소 결정을 대량으로 생산할 수있는 공정을 개발했습니다. "Nature Chemistry"에보고 된 바와 같이, 기계적 작용없이 단리 된 그래 핀 층을 생산하고 단 한 단계만으로 맞춤형 특성을 갖출 수있었습니다.

미래는 탄소에 속합니다. 재료 과학자들은 재료의 엄청난 잠재력을보고 있습니다.이 재료는 예를 들어 고성능 재료 및 분자 전자 제품의 생산을 위해 흑연과 다이아몬드처럼 순수한 형태로 나타납니다. 특히 유망한 인공 탄소 구조는 소위 그래 핀과 같이 물리적 및 화학적 특성이 연구자들에게 영향을 줄 수있는 것으로 보인다. 그것에서, 탄소 원자는 2 차원 층을 형성합니다. 다른 결정에 비해 그래 핀은 마이크로 및 나노 일렉트로닉스, 감지 및 디스플레이 기술의 새로운 개발로 이어질 것으로 예상되는 탁월한 특성을 가지고 있습니다.

"스페이서"에 의한 그래 핀 생성

지금까지 그래 핀은 여러 개별 단계에서 특수 비누와 초음파를 사용하여 기계적으로 만 생산할 수있었습니다. 처음으로 Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg (FAU)의 연구자들은 그래 핀 층에서 그래파이트 층을 화학적으로 분리하고 새로운 재료의 특성을 한 단계 만 더 바꾸는 데 성공했습니다. 이 공정의 어려움은 절단 된 결정 층이 흑연에 즉시 재 부착되는 것을 방지하는 것이다. 그래서 화학자들은 그래 핀에서 분자를 "스페이서"로 고정시킵니다.

이 스페이서를 통해 연구원들은 그래 핀에 물리적 또는 화학적 특성을 부여하는 추가 분자를 도킹 할 수 있습니다. 새로운 화학 공정의 개발로 Erlangen 연구원들은 대량의 그래 핀 생산에 결정적인 단계를 밟았습니다. 이는 산업 공정의 필수 전제 조건입니다.

강철 인장 강도의 100 배

예를 들어, 디스플레이 또는 태양 전지 기술을위한 투명 전극, 또는 단일 원자를 검출 할 수있는 전례없는 감도를 갖는 센서와 같은 합성 물질에 대한 실제적인 용도가 많이있다. 그래 핀의 벌집 구조는 내구성이 뛰어납니다. 예를 들어, 재료는 평면을 따라 뛰어난 인장 강도를 가지며, 기존 강철보다 100 배 이상 뛰어나며 무게는 1, 300 평방 미터에서 약 1 그램에 불과합니다. 이것은 대략 경쟁 수영장 지역에 해당합니다. 디스플레이

원자 구조의 또 다른 효과는 전하 운반체 자체와 관련이 있습니다. 이것은 물질이없는 것처럼 매우 비정상적으로 빠르게 움직이며 클록 속도가 100 배 이상인 컴퓨터에 희망을줍니다. 현대 실리콘 기술로 허용됩니다. 그래 핀의 전기 전도성은 여전히 ​​효과적인 스위칭 프로세스와 최신 컴퓨터 칩에서의 사용을 방지합니다. (Nature Chemistry, 2011; DOI : 10.1038 / nchem.1010)

(University Erlangen-N berg, 25.03.2011-NPO)