Μια νέα μέθοδος για την οξείδωση του γραφενίου θα μπορούσε να επιτρέψει στο μέλλον την αντικατάσταση του πυριτίου που χρησιμοποιείται στα τσιπ από αυτή την παράξενη μορφή άνθρακα.

Το γραφένιο, μια μορφή του άνθρακα συγγενική με τον γραφίτη, αποτελείται από κυψελοειδή φύλλα ατόμων άνθρακα με πάχος ενός ατόμου. Εκτός του ό,τι είναι πιο ανθεκτικό από το ατσάλι, το γραφένιο είναι επίσης καλύτερος αγωγός του ηλεκτρισμού από οποιοδήποτε άλλο γνωστό υλικό.

Ζητούμενο η μείωση της αγωγιμότητας

Όμως οι ημιαγωγοί που χρησιμοποιούνται σήμερα για την κατασκευή κυκλωμάτων έχουν πολύ μικρότερη αγωγιμότητα, ενδιάμεση ανάμεσα στους αγωγούς και τους μονωτές.

Για να μπορέσει το γραφένιο να αξιοποιηθεί στην κατασκευή κυκλωμάτων, όπως ελπίζουν σήμερα πολλοί επιστήμονες, πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος ώστε η ροή των ηλεκτρονίων να διακόπτεται κατά βούληση.

Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, ερευνητικές ομάδες σε όλο τον κόσμο εργάζονται σήμερα πυρετωδώς για να επινοήσουν μια μέθοδο χημικής τροποποίησης του γραφενίου. Μια από τις τακτικές που ακολουθούν είναι η «μέθοδος του Χάμερς», στην οποία το γραφένιο βυθίζεται σε οξέα και οξειδώνεται.

Τα οξέα, όμως, καταστρέφουν τη δομή του γραφενίου σε ατομικό επίπεδο και το καθιστούν ουσιαστικά άχρηστο.

Ρυθμισμένη οξείδωση

Τώρα, μια νέα μέθοδος που οξειδώνει το γραφένιο αφήνοντας όμως άθικτη τη δομή του παρουσιάζεται στην επιθεώρηση «Nature Chemistry». Η νέα μέθοδος αφενός δίνει γραφένιο που διατηρεί την ομοιογένειά του, αφετέρου μπορεί να ρυθμιστεί και να δώσει ένα εύρος ηλεκτρικών ιδιοτήτων.

Για να παραγάγουν το οξείδιο του γραφενίου, οι ερευνητές τοποθέτησαν φύλλα του υλικού μέσα σε έναν θάλαμο κενού στον οποίο είχε πρώτα διοχετευτεί μοριακό οξυγόνο. Η πυράκτωση ενός νήματος από βολφράμιο, σε θερμοκρασία 1.500 βαθμών Κελσίου, διέσπασε τα μόρια οξυγόνου σε εξαιρετικά δραστικό ατομικό οξυγόνο, το οποίο ενσωματώθηκε στη «σκαλωσιά» του γραφενίου.

Επόμενος στόχος των ερευνητών θα είναι να βελτιώσουν και να τροποποιήσουν τη μέθοδο ώστε να παραγάγουν υλικά γραφενίου με μια ποικιλία ιδιοτήτων.

«Παραμένει ασαφές το εάν αυτή η μελέτη θα αξιοποιηθεί σε πρακτικές εφαρμογές εν μία νυκτί» παραδέχτηκε ο Μαρκ Χέρσαμ, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας. «Φαίνεται όμως ότι είναι ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση».

(ΒήμαScience)