Synthetische Graphen

Nachwuchswissenschaftler verbessern Verfahren zur Herstellung von hochwertigem synthetischen Graphen

Wissenschaftler der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich haben eine neue Methode entwickelt, um synthetisches Graphen in ultra-hoher Qualität in großem Maßstab herzustellen. Die Herstellung beruht auf der bereits etablierten Methode der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), welche die Forscher an entscheidenden Stellen verfeinern, indem sie Verunreinigungen des gewonnenen Graphens vermeiden und das verwendete Kupfer wiederverwertbar machen.


Graphen besteht aus einer Atomlage, ist sehr flexibel und gleichzeitig mechanisch extrem stabil. Optisch transparent leitet es elektrischen Strom besser als jedes andere Material. Bislang war die Herstellung von Graphen problematisch: Im Jahr 2004 wurde in einem unkonventionellen Experiment Tesafilm verwendet, um eine einzige Lage Graphen von einem Stück natürlichen Graphit zu trennen. Die „Tesafilm-Methode“ ist allerdings für eine Massenproduktion vollkommen ungeeignet.


Als kostengünstige und skalierbare Alternative galt die Synthese von Graphen aus einfachen und reichlich vorhandenen chemischen Verbindungen wie Methan mittels chemischer Gasphasenabscheidung an einer geheizten Kupfer-Oberfläche. Das auf diese Weise erhältliche Graphen war bisher von erheblich geringerer Qualität als das über die „Tesafilm-Methode“ hergestellte Graphen. Der Qualitätsmangel liegt jedoch nicht an der Synthese, sondern vielmehr im Transfer des Graphens vom Kupfer auf ein anderes Substrat. Bisher wurde Graphen mit einer nass-chemischen Methode transferiert, die das Graphen verunreinigt und aufwellt. Die von den Forschern entwickelte Methode erlaubt erstmals einen trockenen Transfer, der die hohe Qualität des chemisch gewachsenen Graphens beibehält. Zusätzlich kann das Kupfer für die Synthese von Graphen wieder verwendet werden.


Foto: Wissenschaftler der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich vor dem CVD-Ofen zum Wachsen von Graphen. Copyright: Peter Winandy / RWTH




20.08.2015
KK

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