Graphensynthese

Graphenstreifen in bisher unerreichter Größe und mit definierter Struktur haben Forschern des Max-Planck-Institutes für Polymerforschung (MPI-P) hergestellt.

Bei dieser Herstellungsmethode werden Moleküle auf Kohlenstoffbasis zu Graphenstreifen in gewünschter Form und Größe zusammengesetzt. Erst dann entfaltet sich das entscheidende Merkmal des Materials: die defektfreien Graphenstreifen zeigen exzellente Halbleitereigenschaften. Damit bringt das Nanomaterial optimale Voraussetzungen für den Einsatz in elektronischen Bauteilen wie etwa Transistoren mit und ist weitaus leistungsfähiger als das derzeit verwendete Silizium. Laserspektroskopische Messungen haben gezeigt, dass das in Lösung gewonnene Graphen eine hohe Lichtleitfähigkeit besitzt.Um die Erforschung und Herstellung von Graphen ist ein weltweiter wissenschaftlicher Wettbewerb entbrannt. Das Förderprogramm der Europäischen Kommission stellt in den kommenden zehn Jahren Mittel in Höhe von annähernd einer Milliarde Euro für die Nutzbarmachung von Graphen bereit. Wissenschaftler des MPI-P konnten bereits  Graphenstreifen aus einzelnen Molekülen synthetisieren. Die bisher verwendeten mechanischen Verfahren oder das Kristallwachstum erreichen nicht die nötige Präzision und liefern Ergebnisse mit Defekten. Nun ist es durch Herstellung in Lösung gelungen, Graphenstreifen mit exakt definierter Fläche und Struktur zu formen. Bei dem als Wundermaterial gepriesenen Graphen verfügen nur die Streifen aus Graphen über Bandlücken. Die resultierenden Halbleitereigenschaften der Graphenstreifen sind denen von Silizium überlegen. Als dessen Nachfolger in elektronischen Geräten, Batterien oder Solarzellen lassen sie zukünftig eine Vervielfachung der Leistungsfähigkeit solcher Anwendungen erwarten. Entscheidend dafür wird sein, ob sich ihre Herstellung in industriellem Maßstab realisieren lässt. Mit der Verarbeitung in Lösung markiert das neue Syntheseverfahren auch einen entscheidenden Schritt zur Massenproduktion des zweidimensionalen Materials. Vornehmlich wird das Material weiterhin Objekt der Grundlagenforschung sein.  Bild: © Nature Chemistry (2013) – Graphenstreifen unter dem Rasterkraftmikroskop Erstellt am 19.1.2014

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