Sposób wytwarzania nanopłatków grafenowych
ZESPÓŁ AUTORSKI
Uniwersytet Jagielloński
- dr hab. Szymon Godlewski, prof. UJ - kierownik zespołu
- dr Rafał Zuzak
CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?
Metoda wykorzystuje źródło atomowego wodoru do bezpośredniej syntezy nanopłatków i nanowstążek grafenowych na powierzchniach wybranych materiałów (metali/półprzewodników/izolatorów). Jak do tej pory metody bezpośredniego wytwarzania nanografenów na powierzchniach tyczyły się tylko powierzchni metalicznych co w kontekście zastosowań praktycznych (np. w elektronice) jest mniej interesujące. Podłoża takie nie posiadają przerwy wzbronionej, co limituje ich wykorzystanie w budowie elementów elektronicznych. Zaproponowana przez badaczy z UJ nowa metoda pozwala na wytwarzanie nanografenów na powierzchniach niemetalicznych (np. półprzewodniki czy izolatory). Metoda przenosi kataliczność podłoża metalicznego na wodór atomowy.To nie powierzchnia podłoża, a atomowy wodór przejmuje rolę katalizatora procesu wypłaszczania struktur grafenowych (reakcji kluczowej przy wytwarzaniu płaskich nanografenów). Co więcej, nowo opracowana metoda pozwala na wytwarzanie nanografenów ze standardowych prekursorów wykorzystywanych na metalach (których wytwarzanie jest dobrze opisane i relatywnie łatwe). Są to niewątpliwe zalety nowego rozwiązania w świetle znanych do tej pory metod wytwarzania takich obiektów. Obecnie nie są znane konkurencyjne rozwiązania umożliwiające bezpośrednią syntezę nanografenu na powierzchniach niemetalicznych. Wszystkie dotychczasowe rozwiązania opierają się na syntezie na powierzchni metalicznej i następnie transferowaniu tak wytworzonych nanografenów na powierzchnie niemetaliczne. Powoduje to powstawanie defektów w przenoszonych obiektach. Efekt ten jest więc krokiem wstecz jeśli chodzi podstawowe zalety metod syntezy na powierzchniach niemetalicznych.
ISTOTA WYNALAZKU
Synteza na powierzchni dostarcza narzędzi do wytwarzania atomowo precyzyjnych materiałów niskowymiarowych (np. nanografenow). Ponieważ są to obiekty kwantowe, taka atomowa precyzja jest kluczowa, aby zachować kontrole nad ich podstawowymi parametrami fizycznymi. Do tej pory wszystkie znane metody syntezy na powierzchni wymagały podłoża metalicznego, które to podłoże jest katalizatorem reakcji. Oczywiście ogranicza to możliwości wykorzystania takich obiektów w zastosowaniach aplikacyjnych, ponieważ podłoża metaliczne oddziałują z wytworzonymi nanostrukturami niskowymiarowymi. Co więcej metal nie posiada przerwy wzbronionej, co powoduje, że nie może być wykorzystany jako substrat np. do budowy tranzystora. Autorzy nowego wynalazku zaprezentowali metodę, gdzie atomowy wodór jest katalizatorem reakcji wytwarzania nanografenów. Dzięki temu możliwe jest wytwarzanie takich nanostruktur na różnych powierzchnia, także tych interesujących w kontekście np. elektroniki (jak ditlenek krzemu). Otwiera to nowe możliwości, jeśli chodzi o budowę nowego rodzaju elementów elektronicznych, czy nowych detektorów.
POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU
Dzięki przeniesieniu właściwości katalitycznych z powierzchni na atomowy wodór możliwe jest wytwarzanie nanografenow na powierzchniach innych niż metaliczne. Otwiera to możliwość wykorzystania takich nanostruktur do budowy nowego rodzaju podstawowych układów elektronicznych takich jak np. tranzystory (GNR-FET i inne). Dzięki temu ze synteza nanostruktur grafenowychch na powierzchni możliwa jest z atomowa precyzja możliwe jest dokładne sterowanie podstawowymi właściwościami fizyczny takich nanostruktur. Potencjalny nowy tranzystor będzie bardzo łatwo przestrajalny i możliwe będzie odpowiednie dobranie parametrów fizycznych jego komponentów.