Cristalli millimetrici di grafene di alta qualità possono essere realizzati in pochi minuti anziché ore utilizzando una nuova tecnica scalabile, Lo hanno dimostrato i ricercatori dell'Università di Oxford.

In soli 15 minuti il ​​metodo può produrre grandi cristalli di grafene di circa 2-3 millimetri che impiegherebbero fino a 19 ore per produrre utilizzando le attuali tecniche di deposizione chimica in fase di vapore (CVD) in cui il carbonio nel gas reagisce con, Per esempio, rame per formare il grafene.

Il grafene promette di essere un "materiale meraviglioso" per la costruzione di nuove tecnologie grazie alla sua combinazione di forza, flessibilità, proprietà elettriche, e resistenza chimica. Ma questa promessa si realizzerà solo se potrà essere prodotta a costi contenuti su scala commerciale.

I ricercatori hanno preso un sottile film di silice depositato su una lamina di platino che, quando riscaldato, reagisce per creare uno strato di siliciuro di platino. Questo strato si scioglie a una temperatura inferiore rispetto al platino o alla silice creando un sottile strato liquido che leviga le "valli" su scala nanometrica nel platino in modo che gli atomi di carbonio nel gas metano che sfiorano la superficie siano più inclini a formare grandi scaglie di grafene.

Un rapporto della ricerca è pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

"Non solo possiamo produrre fiocchi di grafene di dimensioni millimetriche in pochi minuti, ma questo grafene è di una qualità paragonabile a qualsiasi cosa siano in grado di produrre altri metodi, ' ha affermato la professoressa Nicole Grobert del Dipartimento dei materiali dell'Università di Oxford, che ha condotto la ricerca. "Poiché è consentito crescere naturalmente nei singoli cristalli di grafene, non ci sono bordi di grano che possono influenzare negativamente le proprietà meccaniche ed elettriche del materiale."

Co-autore Vitaliy Babenko, uno studente DPhil presso il Dipartimento di Materiali dell'Università di Oxford, ha dichiarato:"L'utilizzo di metalli policristallini ampiamente disponibili in questo modo può aprire molte possibilità per la riduzione dei costi e la produzione di grafene su larga scala per applicazioni in cui è necessario grafene di altissima qualità".

Per quanto riguarda le dimensioni, il nuovo approccio si confronta favorevolmente con il comune "metodo dello scotch, ' in cui un pezzo di nastro adesivo viene utilizzato per staccare frammenti di grafene da un pezzo di grafite, che produce scaglie di circa 10 micron (0,01 millimetri). L'utilizzo di CVD con solo platino crea scaglie di circa 80 micron (0,08 mm). Ma con lo strato liquido di siliciuro di platino i ricercatori mostrano che si possono produrre cristalli di grafene di 2-3 millimetri in pochi minuti.

Di tutte le tecniche attualmente utilizzate per produrre diversi tipi di grafene, la CVD è la più promettente per trasformarsi in un processo industriale conveniente. Il team di Oxford ritiene che il loro approccio potrebbe anche avere vantaggi oltre la velocità e la qualità:con uno strato liquido più spesso per isolarlo, il grafene potrebbe non dover essere rimosso dal substrato prima di poter essere utilizzato, un passaggio aggiuntivo costoso e dispendioso in termini di tempo. con tutti gli altri metodi.

"Questa è una prova di studio di principio che mostra che il grafene di alta qualità, sotto forma di un singolo strato di atomi di carbonio, può essere realizzato in base alle dimensioni e ai tempi desiderati da chi cerca di creare tecnologie, — disse il professor Grobert. "Naturalmente è necessario molto più lavoro prima di ottenere la tecnologia del grafene, ma ora siamo sul punto di vedere questo materiale fare il salto dal laboratorio a un ambiente di produzione, e siamo ansiosi di lavorare con partner industriali per far sì che ciò accada.'

I ricercatori dicono che, in teoria, sarebbe possibile sviluppare ulteriormente e ampliare questa tecnica per produrre scaglie di grafene in fogli di grandi dimensioni.

Questa invenzione si aggiunge al crescente portafoglio di brevetti di nanomateriali e delle loro tecnologie di produzione da Nanomaterials by Design Group della professoressa Nicole Grobert. Nell'ambito di un programma di commercializzazione ideato da Isis Innovation, la società di commercializzazione della tecnologia dell'Università di Oxford, il Gruppo sta instaurando collaborazioni con partner industriali come parte essenziale dello sviluppo dei prodotti del Gruppo per potenziali applicazioni. La professoressa Grobert prevede inoltre di produrre e vendere la sua gamma di nanomateriali speciali come parte di una nuova impresa commerciale.