ترجمة بتصرف: ميشيل رحال، الكيمياء العربي
إنّ الطريقة الجديدة لتنمية الغرافين بدون وجود عيوب تضعفه وتمنع الالكترونات من التدفق بشكل حر عندما تسنح لها الفرصة، يمكنها أن تفتح الطريق نحو الصناعة على سلم عالي لأجهزة أساسها الغرافين بتطبيقات في مجالات مثل الالكترونيات، الطاقة، والرعاية الصحية.
قام فريق بقيادة علماء من جامعة اوكسفورد Oxford University بالتغلب على مشكلة رئيسية لنمو الغرافين – طبقة أحادية رقيقة مؤلفة من الكربون – وذلك عند استخدام طريقة مستحدثة تسمى ترسيب البخار الكيميائي chemical vapour deposition، حيث تتوجه رقائق الغرافين الصغيرة المتشكلة بشكل عشوائي، تاركة عيوب أو تشققات بين الرقائق والتي تنمو مع بعضها.
تم نشر الاكتشاف في ورقة بحثية في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية للنانو ACS Nano، والتي تكشف كيف أن القشور والمعروفة باسم “الحقول domains”، يمكنها أن ترتبط مع بعضها البعض عن طريق التلاعب في ذرات الكربون المتحاذية على رقاقة من النحاس الرخيص نسبياً، حيث تتصرف البنية الذرية لسطح النحاس كموجه guide يقوم بالتحكم بتوجهات ذرات الكربون النامية مع بعضها.
تم تطبيق الدمج بين التحكم بالنحاس والضغط خلال النمو، وهذا ما يجعل التحكم بثخانة هذه الحقول ممكناً، والشكل الهندسي لحوافها وحدود الحبيبات عند أي مكان تلتقي به. تتصرف الطبقات وكأنها عقبات للتقدم السلس للإلكترونات الضرورية لإنشاء غرافين فعال من أجل التطبيقات الالكترونية.
“تعاني معظم الطرق الحالية لتنمية رقائق الغرافين من الحقول غير المتصلة مع بعضها”، يقول البروفسور نيكول غروبيرت Nicole Grobert من جامعة اوكسفورد-قسم المواد، وهو الذي قاد العمل.
“يظهر اكتشافنا أنه من الممكن انتاج عدد أوراق كبيرة من الغرافين، حيث أن هذه الرقائق المسماة “حقول”، هي مرتبطة بشكل جيد، فتخلق مادة أكثر اتقاناً، أقوى، وأكثر صداقة بالإلكترون”.
من حيث المبدأ، يتعلق مقاس ورقة الغرافين الممكن تشكيلها فقط بمقاس النحاس المستخدم.
الفريق المقاد في جامعة اوكسفورد، يتضمن باحثين من Forschungszentrum Juelich-ألمانيا، جامعة يوانينا the University of Ioannina اليونان، وRenishaw plc,، أظهروا أنه من الممكن استخدام تقنية جديدة لتنمية طبقات الحقول بشكل انتقائي، و هي طبقة ثنائية مؤلفة من ذرات كربون قريبة من بعضها بشكل مكتظ، و التي لها أهمية خاصة لخواصها الكهربائية الغير اعتيادية.
- “استخدم الناس من قبل النحاس كمادة أساسية، لكنها المرة الأولى التي يستطيع أي شخص أن يظهر بأن الأنواع المختلفة لسطوح النحاس يمكنها في الواقع التحكم وبقوة ببنية الغرافين.” يقول البروفسور غروبيرت.
ويتابع “إنها خطوة مهمة نحو إيجاد طريق لتصنيع الغرافين بطريقة متحكم بها على السلم الصناعي، الذي هو أساسي في حال أردنا سد الفجوة بين البحث النظري وبناء تقنيات أساسها الغرافين”.
نشر البحث على الانترنيت كتقرير تحت اسم “التحكم بالتوجيه، هندسة الحواف، وثخانة الغرافين المصنع بترسيب الأبخرة الكيميائية” في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية للنانو ACS Nano.
قدم الفريق على طلب براءة اختراع انكليزية على المشروع سنة 2012، بمساعدة ايزيس للابتكار، وجامعة اوكسفورد في مجال تكنولوجيا النقل.
المصدر:
Routes towards defect-free graphene. (February 1, 2013). University of Oxford. Retrieved from: https://www.ox.ac.uk/news/2013-02-01-routes-towards-defect-free-graphene
