Графен образуется под микроскопом

Источник «ECONET» / фото - «econet.ua» 18.02.2020 11:29

Ультратонкий углеродный материал графен обладает высокой проводимостью, гибкостью, прозрачностью, биосовместимостью и механической прочностью, показал большой потенциал для разработки электроники и в других применениях. Ученые зафиксировали образование индуцированного лазером графена, изготовленного с помощью небольшого лазера, установленного на сканирующем электронном микроскопе.

Большой лазер больше не нужен для производства лазерного графена (LIG). Ученые из Университета Райса, Университета Теннесси, Ноксвилла (UT Knoxville) и Национальной лаборатории Ок-Риджа (ORNL) используют очень маленький видимый луч лазера, чтобы обрабатывать пенистую форму углерода, превращая ее в микроскопические структуры графена.

Химик Джеймс Тур, который открыл оригинальный метод превращения обычного полимера в графен в 2014 году, и исследователь материалов Филип Рэк обнаружили, что теперь они могут получить форму проводящего материала так как при сканировании на электронном микроскопе образуются небольшие следы LIG.

Измененный процесс, подробно описанный в ACS Applied Materials & Interfaces Американского химического общества, создает LIG, меньший более чем на 60%, чем у макро-версия, и почти в 10 раз меньше, чем обычно достигается с помощью инфракрасного лазера.

По словам Тура, лазеры с более низким энергопотреблением также удешевляют процесс. Это может привести к более широкому коммерческому производству гибкой электроники и датчиков.

«Ключом к применению электроники является создание более мелких конструкций, чтобы можно было иметь более высокую плотность или большее количество устройств на единицу площади», - сказал Тур. «Этот метод позволяет нам создавать структуры, которые в 10 раз плотнее, чем мы получали раньше».

Чтобы доказать эту концепцию, лаборатория сделала гибкие датчики влажности, которые невидимы невооруженным глазом и изготовлены из полиимида, коммерческого полимера. Устройства были способны воспринимать дыхание человека с временем отклика 250 миллисекунд.

«Это намного быстрее, чем частота выборки для большинства коммерческих датчиков влажности, и позволяет отслеживать быстрые локальные изменения влажности, которые могут быть вызваны дыханием», - говорит ведущий автор статьи, Майкл Стэнфорд.

Лазеры меньшего размера выдают свет на длине волны 405 нм в сине-фиолетовой части спектра. Они менее мощные, чем промышленные лазеры, которые Tour Group и другие по всему миру используют для получения графена в пластике, бумаге, дереве и даже в продуктах питания.

Лазер, установленный на электронном микроскопе, сжигает только верхние пять микрон полимера, а графен составляет всего 12 микрон. (Для сравнения, человеческий волос имеет толщину от 30 до 100 микрон).

Работая напрямую с ORNL, Стэнфорд получил возможность использовать передовое оборудование национальной лаборатории. «Это то, что сделало возможным это совместное исследование», - сказал Тур.

Изображение на сканирующем электронном микроскопе показывает два следа наведенного лазером графена на полиимидной пленке. Лазер, установленный на микроскоп, использовался для прожигания рисунков в пленке. Методика показывает перспективу развития гибкой электроники.

Тур, чья группа недавно представила флэш-графен, мгновенного полученный из мусора и пищевых отходов, сказала, что новый процесс LIG предлагает новый путь к созданию электронных схем в гибких подложках, таких как одежда.

«В то время как процесс производства флэш-графена будет производить тонны графена, процесс LIG позволит напрямую синтезировать графен для точного применения в электронике на поверхностях», - сказал Тур.

Новость на сайте «ECONET» / Интересные / 2020-02-18T11:29:00+03:00 / 421

Другие новости / Интересные

Интересные