Das dünnste Material, das jemals hergestellt wurde, Graphen, besteht aus einer einzelnen Schicht von Kohlenstoffatomen. sie bilden eine einatomige Hühnerdrahtstruktur mit einzigartigen Eigenschaften. es ist rund 200-mal stärker als Stahl und hochflexibel. es ist durchsichtig, aber Gase und Flüssigkeiten können es nicht passieren. Außerdem ist es ein ausgezeichneter Stromleiter. Es gibt viele Ideen darüber, wie dieses Nanomaterial verwendet werden kann, und die Erforschung zukünftiger Anwendungen ist intensiv.

"graphen ist faszinierend, aber extrem schwierig zu studieren", sagt mikhail vagin, leitender forschungsingenieur am ministerium für wissenschaft und technologie und der abteilung für physik, chemie und biologie an der universität linköping.

einer der Faktoren, die zu der Schwierigkeit beitragen, die Eigenschaften von Graphen ist, dass es ein sogenanntes "anisotropes" Material ist. dies bedeutet, dass seine Eigenschaften, wenn sie auf der ebenen Oberfläche der Kohlenstoffatomschicht gemessen werden, sich von denjenigen unterscheiden, die an den Kanten gemessen werden. Darüber hinaus sind Versuche, das Verhalten von Graphen auf atomarer Ebene zu verstehen, dadurch kompliziert, dass es auf verschiedene Arten hergestellt werden kann. Die Eigenschaften von Graphen in kleinen Flocken, die viele Kanten haben, unterscheiden sich in mehrfacher Hinsicht von denen von Graphen, das als Platten mit einer Fläche von etwa 1 cm² hergestellt wurde.

Die Forscher, die die Studie durchführten, verwendeten Graphen, das auf einem Kristall von Siliziumkarbid durch eine an der Universität Linköping entwickelte Methode. Wenn Siliciumcarbid auf 2000 ° C erhitzt wird, bewegen sich Siliciumatome auf der Oberfläche in die Dampfphase und nur die Kohlenstoffatome verbleiben. Das Graphen reagiert aufgrund der hohen Qualität der Graphenschicht und seiner angeborenen Inertheit nicht leicht mit seiner Umgebung, während Anwendungen häufig auf kontrollierte Wechselwirkungen zwischen dem Material und der Umgebung angewiesen sind, wie Gasmoleküle. Eine fortlaufende Diskussion unter Forschern auf diesem Gebiet ist, ob es möglich ist, das Graphen auf der flachen Oberfläche zu aktivieren oder ob Kanten erforderlich sind. Die Liu-Forscher untersuchten, was passiert, wenn Defekte in der Oberfläche kontrolliert eingeführt werden, und versuchten auf diese Weise detaillierter zu verstehen, wie die Eigenschaften von Graphen mit seiner Struktur zusammenhängen.

"Ein elektrochemischer Prozess namens" anodisieren "bricht die Graphenschicht so ab, dass mehr Kanten entstehen. Wir haben die Eigenschaften von anodisiertem Graphen gemessen und festgestellt, dass die Kapazität des Materials zur Speicherung von Elektrizität recht hoch ist", sagt Mikhail Vagin.

Bevor das neue Wissen genutzt werden kann, ist mehr Arbeit erforderlich, um den gleichen Effekt in einem größeren Maßstab zu erzielen. Die Wissenschaftler planen, die Forschung auf verschiedene Arten zu verfolgen.

"Graphen auf Siliciumcarbid kann in größeren Bereichen als andere Arten von Graphen hergestellt werden. Wenn wir die Eigenschaften des Materials in einer kontrollierten Weise ändern können, kann es möglich sein, die Oberfläche für andere Funktionen anzupassen. Es ist möglich, zum Beispiel , um einen Sensor mit eigener Batterie zu entwickeln ", sagt Mikael Syväjärvi, Forschungsleiter am Institut für Physik, Chemie und Biologie und Co-Autor des Artikels. er ist einer der gründer eines unternehmens, grafphensic ab, das mit kommerziellen anwendungen von graphen auf siliciumcarbid arbeitet.

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