اكتشف المهندسون طريقة جديدة لإنتاج الجرافين “المادة العجيبة”، والتي قد تسمح له أخيرًا بتحقيق إمكاناته الكاملة.
وعندما تم اكتشافها عن طريق تكوين طبقة واحدة من ذرات الكربون في عام 2004، أشاد العلماء بالمادة باعتبارها ثورة محتملة. إنها موصلة للغاية ومتينة للغاية، ويقول الخبراء إنها يمكن أن تحول كل شيء بدءًا من تخزين الطاقة إلى الأجهزة الطبية والإلكترونيات الشخصية.
لكن هذه الإمكانية لم يتم استغلالها بالكامل على الإطلاق. ويرجع ذلك جزئيًا إلى صعوبة القيام بذلك بشكل نظيف وعلى نطاق واسع.
ومن المشاكل صعوبة جعله نظيفاً وخالياً من الشوائب. لكن الباحثين يقولون إن العملية الجديدة تسمح بتصنيع الجرافين بطريقة نظيفة وقابلة للاختزال.
وللقيام بذلك، اكتشفوا أن جودة الجرافين مرتبطة بالأكسجين. إذا كان هناك حتى جزء صغير من الأكسجين، فإنه يؤثر بشكل كبير على معدل نمو الجرافين ويعني أنه قد لا يكون من الممكن استخدامه.
وقال المؤلف الرئيسي جيمس هون، من جامعة كولومبيا: “لقد أظهرنا أن إزالة كل الأكسجين تقريبًا من عملية النمو هو المفتاح لتحقيق تخليق الجرافين CVD عالي الجودة وقابل للتكرار”. “هذه خطوة مهمة نحو إنتاج الجرافين على نطاق واسع.”
يصنع المهندسون الجرافين تقليديًا بطريقتين. يستخدم الأول شريطًا لاصقًا لتقشير طبقات من قطعة من الجرافيت حتى تصبح رقيقة بدرجة كافية لاستخدامها كجرافين، وهو ما ينتج عينات نظيفة، ولكن على نطاق صغير يجعل من المستحيل استخدامها صناعيًا.
والآخر يسمح بإنتاج أكبر بكثير ويعرف باسم نمو الأمراض القلبية الوعائية. يتضمن ذلك تمرير غاز يحتوي على الكربون مثل الميثان على سطح نحاسي عند درجات حرارة عالية بشكل لا يصدق، مما يؤدي إلى تفكك الميثان وإجبار ذرات الكربون على إعادة ترتيبها في طبقة من الجرافين.
وهذا يسمح لهم بصنع ما يصل إلى عدة أمتار في القطر. لكنهم عانوا أيضًا من مشكلات الموثوقية من حيث الجودة.
وكان الباحثون قد اكتشفوا سابقًا أن أي أكسجين موجود في هذه العملية من شأنه أن يبطئها أو حتى يزيل الجرافين. ومنذ ذلك الحين، حاول المهندسون بناء أنظمة جديدة يمكنها التحكم في الأكسجين ومنعه من تعطيل العملية.
اليوم، يقول العلماء أنهم قاموا بتحسين هذه العملية بشكل كبير، مما سمح للجرافين بالنمو بسرعة أكبر وبشكل أكثر موثوقية. ووجدوا أن الجرافين المنتج أظهر أيضًا جميع السلوكيات الضرورية التي يمكن أن تتيح استخدامه على نطاق واسع.
تم الإبلاغ عن هذا العمل في ورقة بحثية جديدة بعنوان “التوليف القابل للتكرار للجرافين عن طريق ترسيب البخار الكيميائي الخالي من الأكسجين”، والذي نُشر في المجلة. طبيعة.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”