เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง ทีมนักวิจัยในเกาหลีอ้างว่าได้สังเคราะห์ฟิล์มกราฟีนผลึกเดี่ยวที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ที่สมบูรณ์แบบที่สุดเท่าที่เคยมีมา โดยการตรึงอุณหภูมิที่สูงกว่าซึ่งการพับที่ไม่ต้องการตามธรรมชาติจะเกิดขึ้นในแผ่นคาร์บอน ฟิล์มแบบไม่มีพับใหม่นี้มีแนวโน้มที่จะใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโฟโตนิกที่มีประสิทธิภาพสูง ตัวอย่างกราฟีนบริสุทธิ์ (แผ่นคาร์บอนที่มีความหนาเพียงอะตอมเดียว)
มักจะปลูกโดยใช้การสะสมไอเคมี (CVD) ในเทคนิคนี้
พื้นผิวโลหะได้รับอนุญาตให้ทำปฏิกิริยาภายใต้สุญญากาศด้วยสารเคมีสารตั้งต้นที่ประกอบด้วยคาร์บอนที่ระเหยได้ และชั้นบางๆ ของคาร์บอนบริสุทธิ์จะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว แม้ว่า CVD จะดีสำหรับการทำแผ่นกราฟีนคุณภาพสูงที่มีพื้นที่ค่อนข้างใหญ่ (ด้านข้างไม่กี่เซนติเมตร) ตัวอย่างที่ได้มักจะมีข้อบกพร่องบางประการ สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึงขอบเกรน บริเวณที่มีชั้นเพิ่มเติม (adlayers) รอยย่นและรอยพับ ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถลดประสิทธิภาพของวัสดุได้
แรงกดดันคือตัวการ
สำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ค้นหากราฟีนบริสุทธิ์พิเศษ ริ้วรอยและรอยพับได้รับการพิสูจน์แล้วว่าขจัดยากเป็นพิเศษ ความไม่สมบูรณ์เหล่านี้เกิดจากความเค้นอัดที่เกิดจากการหดตัวทางความร้อนของพื้นผิวโลหะที่กราฟีนเติบโต เนื่องจากวัสดุเย็นลงหลังจากกระบวนการ CVD ที่อุณหภูมิสูงเสร็จสิ้น ความเครียดนี้จะถูกปลดปล่อยบางส่วน และกระบวนการ “การยึดเกาะ” ที่เป็นผลลัพธ์ทำให้เกิดรอยย่นและรอยพับในบางพื้นที่ของกราฟีน
ก่อนหน้านี้ นักวิจัยนำโดยRod Ruoffจากศูนย์วัสดุคาร์บอนหลายมิติ (CMCM)ที่สถาบันวิทยาศาสตร์พื้นฐานภายในสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติอุลซาน (UNIST)ในเกาหลีค้นพบรอยพับแม้ในกราฟีนที่ไม่มี adlayer ที่ปลูกบนทองแดงผลึกเดี่ยว ฟอยล์โลหะ การวัดของพวกเขาแสดงให้เห็นว่ารอยพับเหล่านี้เป็นโครงสร้างสามชั้นในแผ่นกราฟีนซึ่งมีความกว้างตั้งแต่สิบถึงหลายร้อยนาโนเมตร พวกมันก่อตัวขนานกันที่ระยะห่างประมาณ 50 ถึง 100 ไมครอน และบางครั้งก็ยาวเป็นเซนติเมตร
ในขณะที่นักวิจัยบางคนรายงานว่าได้กราฟีน
โดยไม่มีรอยพับ ตัวอย่างเช่น การใช้พื้นผิวฟิล์มโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ต่ำกว่า แต่ไม่มีกลุ่มใดได้รับฟิล์มกราฟีนแบบพับได้บนพื้นผิวฟอยล์โลหะ ความแตกต่างระหว่างฟอยล์และฟิล์มมีความสำคัญเนื่องจากฟอยล์โลหะมีข้อดีหลายประการเหนือฟิล์มโลหะทั่วไป: มีราคาถูกกว่า ง่ายต่อการขยายขนาดให้ใหญ่ขึ้น และสามารถปลูกได้โดยการวางซ้อนกันหลายๆ แบบขนานกันในการโตครั้งเดียว
การจำกัดอุณหภูมิการเจริญเติบโต
Ruoff และเพื่อนร่วมงานกล่าวว่าพวกเขาได้ผลิตฟิล์มกราฟีนชั้นเดียวที่มีผลึกเดี่ยวและไม่มีการพับจำนวนมากบนซับสเตรตฟอยล์โลหะโดยจำกัดอุณหภูมิที่วัสดุจะเติบโตระหว่าง 1,000 K ถึง 1,030 K เมื่อต้องการทำเช่นนี้ พวกเขา ทำการทดลองหลายครั้งโดยใช้ส่วนผสมของเอทิลีนกับไฮโดรเจนในกระแสของก๊าซอาร์กอนเป็นสารตั้งต้นในการปลูกกราฟีนบนฟอยล์ทองแดง-นิกเกิล (Cu-Ni) ที่พัฒนาขึ้นในห้องปฏิบัติการ โดยทำซ้ำขั้นตอนนี้ที่อุณหภูมิต่างกัน (รวมถึง 1,020 K) พวกเขากำหนดอุณหภูมิที่จะเกิดรอยพับ
จากนั้นนักวิจัยได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่าการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนพลังงานต่ำ (LEED) เพื่อแสดงให้เห็นว่าฟิล์มกราฟีนที่ไม่มีการพับของพวกเขาก่อตัวเป็นผลึกเดี่ยวเหนือสารตั้งต้นการเจริญเติบโตทั้งหมดเนื่องจากมีการวางแนวเดียวเหนือพื้นที่ขนาดใหญ่ พวกเขาเสริมผลลัพธ์ LEED ของพวกเขาด้วยการวัดอื่น ๆ อีกหลายอย่างรวมถึงกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านที่ดำเนินการโดยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของUNIST Myeonggi Choeสมาชิกของกลุ่ม Zonghoon Leeที่ UNIST เพื่อยืนยันการมีอยู่ของพื้นที่ขนาดใหญ่ ผลึกเดี่ยว กราฟีนที่ไม่มีการพับ
ผลึกเดี่ยวที่ไม่มีข้อบกพร่องโดยพื้นฐานแล้ว
เพื่อทดสอบคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุใหม่ ทีมงานได้เตรียมทรานซิสเตอร์แบบ field-effect (G-FETs) จากมัน และพบว่าอุปกรณ์ดังกล่าวมีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและรูสูงมาก (ประมาณ 7 × 10 3ซม. 2 /V/s) ที่สำคัญ พวกเขาสังเกตเห็นว่า G-FET สามารถกำหนดค่าได้ในทุกทิศทางและทุกที่ภายในแผ่นกราฟีน โดยที่ G-FETS เคลื่อนที่ได้ทั้งหมดยังคงมีความคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่ง ซึ่งเป็นผลงานที่ฟิล์มกราฟีนอื่นๆ ไม่สามารถทำได้จนถึงปัจจุบัน Yunqing Li สมาชิกในทีมและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ UNIST ซึ่งเป็นผู้รับผิดชอบส่วนนี้ของการศึกษากล่าวว่า “ประสิทธิภาพที่โดดเด่นดังกล่าวเป็นไปได้เพราะฟิล์มกราฟีนที่ไม่มีการพับเป็นผลึกเดี่ยวที่ไม่มีข้อบกพร่องโดยพื้นฐาน แล้ว
นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถปลูกกราฟีนบนกระดาษฟอยล์ 5 แผ่น (ขนาด 4 × 7 ซม.) ได้ในคราวเดียว โดยแต่ละฟอยล์จะให้ฟิล์มคุณภาพสูงแบบไม่มีพับ 2 ชิ้นที่เหมือนกันทั้งสองด้านของฟอยล์ จากนั้น กราฟีนจะถูกลบออกหรือแยกออกจากฟอยล์ได้ในเวลาประมาณหนึ่งนาทีโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการถ่ายโอนฟองเคมีด้วยไฟฟ้าและฟอยล์ Cu-Ni สามารถเตรียมได้อย่างรวดเร็วสำหรับวงจรการเจริญเติบโต/การถ่ายโอนใหม่ สมาชิกในทีมและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของUNIST กล่าว Meihui วัง . อันที่จริง Wang พบว่าฟอยล์ 80:20 Cu-Ni (111) ของทีมสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้หลายครั้งเมื่อนำกราฟีนออกจากพวกเขา
กราฟีนแบนราบเป็นพิเศษไม่มีริ้วรอย ผู้ร่วมวิจัยDa Luoและเพื่อนร่วมงานกล่าวว่าวัสดุคุณภาพสูงของพวกเขาสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างอุปกรณ์ขั้นสูงที่มีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ได้รับการปรับปรุง “แผ่นพับแบบไม่มีพับสามารถวางซ้อนกันได้ง่ายกว่า ไม่ว่าจะทำด้วยตัวเองหรือแผ่นที่ทำจากวัสดุสองมิติอื่นๆ
ทีมงานซึ่งรายงานผลงานในNatureกำลังดำเนินการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับกราฟีนนี้ “เราคาดว่าจะรายงานเกี่ยวกับการทดลองเหล่านี้หลังจากที่ได้เรียนรู้มากขึ้น” Ruoff กล่าวกับPhysics World เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง
