محققان آمریکایی روش جدیدی برای اکسید کردن سطح گرافن ارائه کردند. در این روش گاز اکسیژن درون مخزنی گرم شده و به اتم‌های اکسیژن تبدیل می‌شود این اتم‌ها به سطح گرافن حمله کرده و آن را به‌صورت یکنواخت اکسید می‌کنند.

گرافن ماده‌ای ورقه‌ای شکل از جنس کربن با ساختار لانه کبوتری است. این ماده دارای هدایت الکتریکی و استحکام قابل توجهی است. گرافن دارای پتانسیل‌ کاربردی متعدد در صنعت الکترونیک است به‌طوری که برخی محققان معتقدند که این ماده می‌تواند جایگزین سیلیکون شده و مدارات الکتریک را با استفاده از آن تهیه کرد. بنابراین ساخت کامپیوترهای بسیار سریع، تلفن‌های همراه و ادوات الکترونیکی قابل حمل به خواص الکترونیکی این ماده بستگی دارد.

در اولین قدم محققان باید بدانند که چگونه می‌توان خواص الکترونیکی گرافن را به دلخواه تغییر داد. این کار بسیار دشوار بوده و از چالش‌های مهم در این مسیر محسوب می‌شود. برخلاف نیمه‌هادی‌هایی نظیر سیلیکون، گرافن خالص فاقد باندگپ ذاتی است بنابراین نمی‌توان جریان الکتریکی عبور از گرافن را قطع کرد. در نتیجه گرافن خالص ماده مناسبی برای استفاده در مدارات دیجیتال نیست.

برای غلبه بر این مشکل، باید گرافن را عامل‌دار کرد. پژوهشگران در سراسر دنیا در حال کار روی روش‌های تغییر شیمیایی گرافن هستند. رایج‌ترین روش در این مسیر، راهبرد هامرز است، فرآیندی که در دهه ۱۹۴۰ ابداع گردید. در این روش گرافن اکسید می‌شود اما مشکل این روش آن است که باید از اسیدهای قوی استفاده کرد که در نهایت موجب آسیب‌های برگشت ناپذیر روی شبکه گرافن می‌شود.

پژوهشگران دانشگاه نورث وسترن روش جدیدی برای تغییر شیمیایی گرافن ارائه کردند. با این کار می‌توان قطعات الکترونیکی نازک‌تر، سریع‌تر و انعطاف‌پذیرتر ارائه کرد. با این روش جدید می‌توان گرافن را اکسید کرد بدون این که آسیب زیادی به گرافن وارد شود. این روش اکسیداسیون برگشت پذیر می‌باشد بنابراین قابل تنظیم بوده و می‌توان با آن خواص گرافن اصلاح شده را تحت کنترل درآورد.

مارک هرسام از محققان این پروژه می‌گوید واکنش‌های شیمیایی روی گرافن بسیار دشوار هستند بنابراین باید از شرایط سخت نظیر اسیدهای قوی استفاده کرد که به گرافن آسیب زده و از طرفی کنترل آنها مشکل است. اما در این روش که ما ارائه کردیم اکسید گرافن به‌دست آمده کاملا یکنواخت بوده و قابل برگشت به حالت اولیه است.

این گروه از تزریق گاز اکسیژن به‌درون مخزن خلاء استفاده کردند. در این مخزن یک سیم تنگستن در دمای ۱۵۰۰ درجه در حال گرمادهی است. این اکسیژن‌ها در اثر گرما تبدیل به اتم اکسیژن شده به سطح گرافن حمله می‌کنند. در نتیجه سطح گرافن به‌صورت یکنواخت اکسید می‌شود.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Chemically Homogeneous and Thermally Reversible Oxidation of Epitaxial Graphene در نشریه Nature به چاپ رسیده است.

به نقل از : ستاد ويژه توسعه فناوري نانو

کلیه حقوق این سایت ، متعلق به پرتال علمی دانشجویان ایران می باشد و استفاده از مطالب با ذکر نام منبع و درج لینک بلامانع است .