یافته‌های اخیر محققان نشان می‌دهد که هیدروژن بهتر از کربن می‌تواند شکل و اندازه دانه گرافن را کنترل کند.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، یک راهبرد جدید برای رشد گرافن می‌تواند بسیاری از مشکلاتی را که محققان را بستوه آورده است، حل کند و مسیر را برای کاربرد شکل بلورین گرافن در افزاره‌های الکتریکی آینده هموار کند.

طبق گفته محققان در آزمایشگاه ملی «اِوک ریدج» در وزارت انرژی آمریکا، یافته‌های آنها نشان می‌دهد که هیدروژن بهتر از کربن می‌تواند شکل و اندازه دانه گرافن را کنترل کند.

«ایوان ولاسی‌اوک» از آزمایشگاه ملی «اِوک ریدج» و یکی از این محققان گفت: هیدروژن نه تنها رشد گرافن را شروع می‌کند، بلکه اندازه و شکل گرافن را نیز کنترل می‌کند. ما در مطالعه خود، روشی را برای رشد دانه‌های گرافنی بسیار با کیفیت شرح داده‌ایم. این دانه‌های گرافنی، شکل‌های کاملا شش گوشه‌ای دارند که نشان‌دهنده ساختار تک‌بلوری بدون نقص است.

دانه‌های گرافنی که چندین شکل متفاوت دارند؛ گاز هیدروژن نهایی این دانه‌ها را کنترل می‌کند

در دو سال گذشته، رشد گرافن شامل تجزیه گازهای حاوی کربن از قبیل متان، روی ورقه مسی تحت دمای بالا بوده است. این روش به «ترسیب بخار شیمیایی» معروف است. اطلاعات کمی درباره این فرایند وجود دارد، اما محققان می‌دانند که آنها برای این‌که بتوانند فیلم‌های گرافنی با کیفیتی تولید کنند، باید درک بهتری از مکانیزم رشد گرافن در این فرآیند، بدست آورند.

تا کنون فیلم‌های گرافنی رشد یافته شامل دانه‌های گرافنی بوده‌اند که شکل‌های نامنظم و اندازه‌های مختلف داشتند و معمولا تک‌ بلوری نبودند.

«ولاسی‌اوک» گفت: ما نشان دادیم که به صورت شگفت‌انگیزی فقط منبع کربنی و بستر نیستند که سرعت رشد، شکل و اندازه دانه‌های گرافنی را کنترل می‌کنند. ما متوجه شدیم که هیدروژن که گمان می‌شد نقش نسبتا بی‌اثری داشته باشد، برای رشد گرافن بسیار مفید است. هیدروژن، هم به فعال‌سازی مولکول‌های جذب ‌شده که رشد گرافن را شروع می‌کنند و هم به حذف پیوندهای ضعیف در کناره‌های دانه که کیفیت گرافن را کنترل می‌کنند، کمک می‌کند.

این محققان با استفاده از یافته‌های جدید خود، روشی برای تولید قابل اطمینان گرافن در مقیاس بزرگ ارائه کردند. این حقیقت که روش این دانشمندان به آنها اجازه می‌دهد که مرز‌ها و اندازه دانه گرافنی را کنترل کنند، ممکن است منجر به بهبود عملکرد این ماده در ترانزیستور‌ها، نیمه‌رساناها و صدها افزاره الکترونیکی بالقوه دیگر شود.

«ولاسی‌اوک» افزود: یافته‌های ما برای ابداع روشی جهت رشد گرافن تک‌ دامنه مقیاس بزرگ مفید هستند و می‌توانند به ایجاد تحولی بزرگ به سمت کاربرد گرافن در افزاره‌های واقعی کمک کنند.

این محققان، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی «ACS Nano» منتشر کرده‌اند.