Labo Online - Analytic, Labortechnik, Life Sciences
Home> Wirtschaft + Wissenschaft> Archiv>

Hochwertiges synthetisches Graphen - Industrielle Herstellung greifbar nahe

Hochwertiges synthetisches GraphenIndustrielle Herstellung greifbar nahe

Wissenschaftler der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich haben eine innovative Herstellungsmethode zur Gewinnung von Graphen höchster Qualität entwickelt.

sep
sep
sep
sep
CVD-Ofen

Graphen besteht aus einer Atomlage, ist sehr flexibel und gleichzeitig mechanisch extrem stabil. Optisch transparent leitet es elektrischen Strom besser als jedes andere Material. Die Kombination dieser Eigenschaften ist einzigartig und so können unter Einsatz des „Wundermaterials“ Graphen technologische Durchbrüche - beispielsweise für Touch-Screens und in der flexiblen Optoelektronik - erreicht werden.

Die „Tesafilm-Methode“
Bislang war die Herstellung von Graphen problematisch: Die britisch-russischen Wissenschaftler Andre Geim und Konstantin Novoselov nutzten im Jahr 2004 in einem unkonventionellen Experiment Tesafilm, um eine einzige Lage Graphen von einem Stück natürlichen Graphit zu trennen. Die „Tesafilm-Methode“ ist allerdings für eine Massenproduktion ungeeignet.

Jetzt ist dem 23-jährigen Luca Banszerus sowie Wissenschaftlern der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich ein entscheidender Durchbruch gelungen. Banszerus, der noch im Masterstudiengang Physik an der RWTH studiert, gilt als Ausnahmetalent. Er erhielt bereits mehrere Preise und Auszeichnungen. Auch gewann er 2010 im Wettbewerb „Jugend forscht“, damals arbeitete er schon mit einem Partner an dem Thema Graphen.

Anzeige

Die Forschungsarbeit fand im Rahmen der Jülich Aachen Research Alliance, kurz JARA, unter Leitung von Univ.-Prof. Dr. Christoph Stampfer, Leiter des II. Physikalischen Institutes A der RWTH Aachen, statt. „Die Ergebnisse sind ein bedeutender Fortschritt im Bestreben, die Lücke zwischen wissenschaftlicher Forschung und technologischer Anwendung von Graphen zu schließen“.

Aktuell publizieren Banszerus und Team unter dem Titel „Ultrahigh-mobility graphene devices from chemical vapor deposition on reusable copper” im Journal „Science Advances 1, e1500222 (2015)“ die neuartige Herstellungsmethode, mit der synthetisches Graphen von ultra-hoher Qualität gewonnen werden kann.

Die Herstellung beruht auf der chemischen Gasphasenabscheidung, kurz CVD genannt, die Abkürzung für chemical vapor deposition. Dabei wird die Reaktion zwischen der chemischen Verbindung Methan und einer geheizten Kupfer-Oberfläche genutzt, um große und makellose Graphen-Flocken herzustellen. Die CVD-Methode ist zwar skalierbar und kostengünstig. Aber das auf diese Weise synthetisierte Graphen war lange Zeit vor allem im elektrischen Bereich von geringerer Qualität als natürliches, über die „Tesafilm-Methode“ hergestelltes Graphen. Dies ändert sich nun grundlegend.

Transfer als kritischer Schritt
Das Forscherteam zeigt, dass zwischen dem „Tesafilm-Graphen” und den chemisch synthetisierten Flocken kein Qualitätsunterschied besteht. Vielmehr ist der Transfer des Graphens vom Kupfer auf ein anderes Substrat der kritische Schritt. Bisher wurde Graphen mit einer nass-chemischen Methode transferiert, die das Graphen verunreinigt und aufwellt. Die von Banszerus und Kollegen entwickelte Methode erlaubt erstmals einen trockenen Transfer, der die hohe Qualität des chemisch gewachsenen Graphens beibehält. Zusätzlich kann das Kupfer für die Synthese von Graphen wieder verwendet werden, was Geld und Ressourcen in der Herstellung von Graphen einspart.

Anzeige
Diesen Artikel …
sep
sep
sep
sep
sep

Weitere Beiträge zum Thema

Prof. Dr. Klaus Müllen

GraphenforschungHamburger Wissenschaftspreis 2017 für Chemiker Klaus Müllen

Der Mainzer Chemiker Prof. Dr. Klaus Müllen erhält Preis zusammen mit Prof. Dr. Xinliang Feng den Hamburger Wissenschaftspreis 2017 für Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Graphene.

…mehr
Graphen-Gitter

Graphen unter Beschuss2D-Material übersteht extrem hohe Stromdichten

Das Teilchen durchschlägt die hauchdünne Probe mit bis zu 450000 km/s, doch alles bleibt heil: So geschehen bei einem internationalen Wissenschaftler-Team, zu dem auch Prof. Dr. Marika Schleberger vom CENIDE der Uni Duisburg-Essen (UDE) gehört.

…mehr
Orange leuchtende OLED auf einer Graphen-Elektrode. Die Zwei-Euro-Münze dient als Größenvergleich. (© Foto Fraunhofer FEP)

OLED-Elektroden aus GraphenMeilenstein in der Graphen-Fertigung

Erstmals ist es gelungen, funktionstüchtige OLED-Elektroden aus Graphen herzustellen. Das Verfahren wurde von Fraunhofer-Forschern gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung entwickelt.

…mehr
Das starke elektrische Feld des hochgeladenen Ions kann dem Graphen innerhalb von wenigen Femtosekunden Dutzende Elektronen entreißen. Aber weil Graphen in der Lage ist, höhe elektrische Strome zu transportieren, kann es die fehlende Ladung in kürzester Zeit wieder ausgleichen. (Copyright: Fig. 1b des Nature Comm. Papers)

GraphenExtrem hohe Ströme möglich

Wieder einmal stellt sich heraus, dass Graphen ein ganz besonderes Material ist: Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Fritz Aumayr vom Institut für Angewandte Physik der TU Wien konnte nun zeigen, dass die Elektronen in Graphen extrem mobil sind und äußerst schnell reagieren.

…mehr
Einschichtiges Graphen, über das eine Siliciumspitze gleitet. Die verschiedenen Farben zeigen die unterschiedlichen Werte der Reibungskraft in der Kontaktfläche. (Abbildung: Suzhi Li / KIT)

GraphenWarum Reibung von der Zahl der Schichten abhängt

Die Reibungseigenschaften des zweidimensionalen Kohlenstoffs Graphen haben Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit Forschern am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM sowie in China und den USA anhand von Simulationen untersucht.

…mehr

Mediadaten 2017

LABO Marktübersichten

Produktkataloge bei LABO

Produktkataloge zum Blättern


Hier finden Sie aktuelle Blätter-Kataloge von Herstellern aus der Branche. Einfach durchblättern oder gezielt nach Stichwort suchen!

Anzeige

Anzeige - Highlight der Woche

Anzeige

LABO Web-Guide 2016 als E-Paper

LABO Web-Guide 2016

Web-Guide 2016


- Stichwortregister

- Firmenscreenshots

-Interessante Webadressen aus dem Labor

Anzeige

Neue Stellenanzeigen

Jetzt den LABO Newsletter abonnieren

LABO Newsletter abonnieren

Der kostenlose LABO Newsletter informiert Sie wöchentlich über neue Produkte, Lösungen, Technologietrends und Innovationen aus der Branche sowie Unternehmensnachrichten und Personalmeldungen.

LABO bei Facebook und Twitter