اكتشف المهندسون طريقة جديدة لإنتاج الجرافين “المادة المعجزة” التي ستسمح لهم أخيرًا بتحقيق إمكاناتها.
وعندما تم اكتشافه في عام 2004 من خلال تكوين طبقة واحدة من ذرات الكربون، أشاد العلماء بالمادة باعتبارها ثورة محتملة. إنها موصلة للغاية وقوية للغاية، ويقول الخبراء إنها يمكن أن تحول كل شيء بدءًا من تخزين الطاقة إلى الأجهزة الطبية والإلكترونيات الشخصية.
لكن هذه الإمكانية لم تتحقق بالكامل. ويرجع ذلك جزئيًا إلى صعوبة القيام بذلك بشكل نظيف وعلى نطاق واسع.
إحدى المشاكل هي صعوبة جعلها نظيفة وخالية من الشوائب. لكن الباحثين يقولون إن العملية الجديدة تسمح بإنتاج الجرافين بطريقة مختزلة وأكثر نظافة.
لقد فعلوا ذلك من خلال اكتشاف أن جودة الجرافين مرتبطة بالأكسجين. إذا كانت هناك كمية صغيرة من الأكسجين حولها، فإنها تؤثر بشدة على معدل نمو الجرافين وقد لا تكون صالحة للاستخدام.
وقال كبير الباحثين جيمس هون من جامعة كولومبيا: “لقد أظهرنا أن إزالة كل الأكسجين تقريبًا من عملية النمو هو المفتاح لتحقيق تخليق جرافين CVD عالي الجودة وقابل للتكرار”. “هذا علامة فارقة نحو إنتاج الجرافين على نطاق واسع.”
لقد قام المهندسون تقليديًا بإعداد الجرافين بطريقتين. يستخدم الأول شريطًا لتقشير طبقات الجرافيت حتى تصبح رقيقة بدرجة كافية لاستخدامها كجرافين، مما ينتج عنه عينات نظيفة، ولكن بكميات صغيرة تجعل من المستحيل استخدامها صناعيًا.
والآخر يسمح بإنتاج أعلى ويسمى نمو الأمراض القلبية الوعائية. إنها تنطوي على إرسال غاز يحتوي على الكربون مثل الميثان إلى سطح النحاس عند درجات حرارة عالية بشكل لا يصدق، مما يؤدي إلى تحلل الميثان ويجبر ذرات الكربون على إعادة ترتيبها في طبقة من الجرافين.
هذا يسمح لهم بتكوين حجم يصل إلى أمتار. لكنهم يعانون من مشاكل في أن يكونوا موثوقين في معاييرهم.
لقد وجد الباحثون بالفعل أن أي أكسجين في هذه العملية يمكن أن يبطئها أو يحفر الجرافين. ومنذ ذلك الحين، يحاول المهندسون إنشاء أنظمة جديدة يمكنها التحكم في الأكسجين وتقويض العملية.
والآن يقول العلماء إنهم قاموا بتحسين هذه العملية بشكل كبير، مما سمح للجرافين بالنمو بشكل أسرع وأكثر موثوقية. ووجدوا أن الجرافين المنتج يتمتع بجميع السلوكيات المرغوبة التي تسمح باستخدامه على نطاق واسع.
تم الإبلاغ عن هذا العمل في ورقة بحثية جديدة بعنوان “توليف الجرافين القابل للتجديد عن طريق ترسيب البخار الكيميائي الخالي من الأكسجين”، والتي نُشرت في المجلة. طبيعة.
“متعصب للموسيقى. مستكشف متواضع جدا. محلل. متعصب للسفر. مدرس تلفزيوني متطرف. لاعب.”