Ny produktionsmetode for grafenstrimler kan bane vej for nye elektronikkomponenter

Grafenstrimler er flere hundrede nanometer lange og få nanometer brede strimler af det todimensionale kulstofmateriale grafen.

Grafenstrimler har i modsætning til almindeligt grafen et elektrisk båndgab, der også findes i halvledermaterialer som silicium, galliumarsenid osv., og som er forudsætningen for, at der er muligt at tænde og slukke for strømmen gennem en transistor.

Det gør grafenstrimler, også kaldet graphene nanoribbons (GNR), meget interessante til fremstilling af elektronikkomponenter.

Nu har en forskningsgruppe ved Max-Planck-Institut für Polymerforschung i Mainz sammen med en række andre forskere, heriblandt Michael Ryan Hansen fra Aarhus Universitet, udviklet en ny metode fremstilling af grafenstrimler med skræddersyede egenskaber.

De har beskrevet metoden i en artikel i Nature Chemistry.

Michael Ryan Hansen har været med til at undersøge strimlernes strukturer med NKR-spektroskopi. Han forklarer:

»Gennembruddet inden for grafenforskning består i præcist at kontrollere bredden og længden af enkelte grafen-nanostrimler, samt at disse er processerbare i væske. Metoden er effektiv og enkel i forhold til mange af de øvrige kendte metoder til at give grafen halvlederegenskaber. De nye præcist designede strimler har bedre elektroniske egenskaber og har potentiale til at konkurrere med silicium.«

Teknikken er baseret på en bottom-up metode, hvor molekyler i en opløsning selv finder sammen og danner de tynde grafen-strimler. Det er en proces, som oprindeligt er udviklet af Klaus Müllens forskningsgruppe i 2011, men som nu er videreudviklet i samarbejde med Xiinglian Feng.

Metoden er baseret på såkaldt Diels-Alder polymerisation, som er en teknk, der i 1950 udløste en Nobelpris i kemi.

Forskerne konkluderer i deres videnskabelige artikel, at denne nye bottom-up metode baseret på syntese i opløsning er velegnet til at fremstille kemiske præcis grafenstrimler med forskellige bredder og kantstrukturer.

De bemærker også kort, at det kan være muligt at placere forskellige grupper langs kanten af strimlerne, som kan gøre strimlerne anvendelige til en lang række formål, som f.eks. nanokomposit-materialer.