Grafen w trzech wymiarach

Grafen w trzech wymiarach

Naukowcy z Finlandii i Tajwanu odkryli, że grafen, jednowarstwowa odmiana allotropowa węgla, może przybrać formę przestrzenną przy pomocy światła laserowego. Badania przeprowadziła Akademia Finlandii i Ministerstwo Nauki i Technologii Republiki Chin.

Grafen jest bliskim krewnym grafitu, który to składa się z milionów jego warstw i można go znaleźć w zwykłym ołówku. Po wyizolowaniu grafenu w 2004 r. naukowcy nauczyli się rutynowo wytwarzać i obsługiwać tę odmianę allotropową węgla. Może ona być używana do wytwarzania urządzeń elektronicznych i optoelektronicznych, takich jak tranzystory, fotodetektory i czujniki. W przyszłości prawdopodobnie zobaczymy coraz większą liczbę takich produktów.

"Nazywamy to techniką kucia optycznego, ponieważ proces podobny jest do wykuwania metali w kształcie 3D za pomocą młotka. W naszym przypadku młotem jest wiązka laserowa, która przekuwa grafen w trójwymiarowy obiekt" - wyjaśnia profesor Mika Pettersson, który kierował zespołem eksperymentalnym Centrum Nanonauki Uniwersytetu Jyväskylä w Finlandii.

"Piękno tej techniki polega na tym, że jest szybka i łatwa w użyciu, nie wymaga żadnych dodatkowych chemikaliów ani przetwarzania. Pomimo tego, byliśmy początkowo bardzo zaskoczeni, gdy zauważyliśmy, że wiązka lasera wywołała tak znaczne zmiany kształtu i potrzebowaliśmy trochę czasu, aby zrozumieć, co się dzieje."

„Na początku byliśmy trochę zagubieni. Dane eksperymentalne po prostu nie miały sensu "- mówi dr Pekka Koskinen, odpowiedzialny za teorię. "Ale stopniowo, poprzez ścisłą interakcję między eksperymentami i symulacjami komputerowymi, rzeczywistość kształtów 3D i mechanizm ich formowania stały się jasne".

"Kiedy po raz pierwszy zbadaliśmy napromieniowany grafen, spodziewaliśmy się znaleźć ślady związków chemicznych wbudowanych w strukturę, ale nie znaleźliśmy żadnych. Po kilku starannych inspekcjach stwierdziliśmy, że przyczyną zmiany kształtu musi być wada czysto strukturalna, a nie chemiczna" - wyjaśnia profesor Wei Yen Woon z Tajwanu, który prowadził grupę eksperymentalną przeprowadzającą spektroskopię fotoelektronową w elektrociepłowni synchrotronu.

Nowy grafen 3D jest stabilny i posiada właściwości elektroniczne i optyczne, które różnią go od normalnego w formacie 2D. Może on pomóc w wytwarzaniu struktur 3D dla urządzeń bazujących na tej odmianie węgla.

(KB)