Способ производства графена в промышленных масштабах предлагает химик из Хьюстона - Гранит науки - 2010-10-28

Способ производства графена в промышленных масштабах предлагает химик из Хьюстона – сырьем для получения уникального материала может служить газ метан.

О масштабном производстве графена специалисты задумались задолго до того, как популярность этому материалу принесла Нобелевская премия по физике 2010 года. Напомню, графен – это тот же графит, только толщиной в один атом. Двухмерный углеродный материал обладает уникальными свойствами, сочетания которых нет ни у одного вещества на Земле. Это одновременно самый тонкий и самый прочный, самый теплопроводный, электропроводный лучше меди, прозрачный и настолько плотный, что он непроницаем даже для газа, материал. Все это делает графен перспективным для широкого использования, а спектр применения материала с таким набором свойств - от энергосберегающих устройств до плоских дисплеев, а главное – графен теоретически может заменить кремний в компьютерных чипах. Для того, чтобы реализовать все эти возможности, необходимо уметь производить графен в достаточном количестве и безупречного качества. Цинкай Ю (Qingkai Yu) из Центра Передовых материалов при Университете Хьюстона (University of Houston Center for Advanced Materials) еще два года назад представил свой подход к получению высококачественного графена в промышленных масштабах в журнале Applied Physics Letters. Но с тех пор метод усовершенствовался.

Ю применял технологию, известную как химическое осаждение из газовой фазы. Он нагревал метан до 1000°С, в результате чего газ разлагался на составляющие его атомы углерода и водорода. Углерод оседал на металлической поверхности, так получался графен. По словам автора, «этот подход может быть применен для производства дешевого и качественного графена в больших масштабах». Однако при первых попытках получить графен химическим осаждением из пара нередко на никелевой пластине оседали несколько слоев графена. Тогда Цинкай Ю открыл преимущества меди, и метод осаждения углеродных атомов на медной поверхности с тех пор применяется в исследовательских целях повсеместно. Но это еще не конец. Отдельные слои графена, которые уже удается получить, образованы из множества кристаллов графена, которые присоединяются друг к другу по мере роста. Места их соединения называются граница зерна. Это металлургический термин, которым обозначается поверхность, по обе стороны которой кристаллические решетки различаются пространственной ориентацией, что представляет собой дефект, ограничивающий применение графена, особенно для замещения кремниевых компьютерных чипов. А потому сейчас Ю работает над созданием больших слоев графена, которые представлены единым кристаллом. Он называет такой однокристаллический графен Чашей Грааля для следующего поколения полупроводников. Сообщает о работе Цинкай Ю и его аспирантов Университет Хьюстона.