Sinds de Nobelprijs voor fysica werd aangewezen aan Andre Geim en Konstantin Novoselov , in 2010, voor de bijdrage aan het onderzoek naar het wondermateriaal , groeide de hype rond grafeen er flink op los.
Dat resulteerde in enorm hoge verwachtingen van het wondermateriaal.
Grafeen bezit een veelvoud aan uitzonderlijke eigenschappen en heerst als een wervelende golf dat bestaat uit alle mogelijke tonen op kop in de hiërarchie van gewilde materialen.
Het koolstofvlak draagt niet alleen de diepste fundamentele geheimen met zich mee, maar kan eveneens ingezet worden in de strijd om kleinere, krachtigere en flexibele elektronica te vervaardigen, om water te zuiveren, energieproblemen aan te pakken of mogelijkheden te bieden in de medische sector – een handvol ideeën uit een ondenkbaar gamma.
Toch, er is een hemelsbreed verschil tussen een academische theorie over de voordelen en mogelijkheden van een materiaal en een manifestatie van die ideeën in een commerciële toepassing.
Geim en Novoselov produceerden grafeen door het pellen van een blokje grafiet met plakband tot het laagje per laagje dunner werd, of een mechanische exfoliatie methode.
Dit bleek voldoende om de Nobelprijs mee te winnen maar het is een minder efficiënte productiemethode.
Niet te min er nog tal van andere methoden zijn, ( intercalatie, CVD ( Chemical Vapor Deposition), sonificatie, … ) wordt exfoliatie nog steeds bestempeld als deze die het minste defecten voorziet en de hoogste elektronenmobiliteit weet te leveren. Maar het is enorm duur.
Een vel ter grootte van een haar kost op heden, via deze weg, al snel duizend euro – wat het één van de duurste materialen op aarde maakt.
Maar, promovendus Shou-En Zhu ontwikkelde een methode die kwalitatief hoogwaardige grafeen zou kunnen opleveren voor een fractie van de huidige prijs.
Bovendien demonstreerde hij de kwaliteit in werkende toestellen.
Hij demonstreerde millimeter geschaalde grafeen kristallen gegroeid uit de chemische dampafzetting van methaan op koper. Hij leidde een lage druk mix van waterstof, methaan en argon over het koper vel op een temperatuur van zo’n duizend graden Celsius. Het koper is de katalysator om waterstof van het methaan te strippen, wat besluit in pure koolstof.
Perfect gelijnde koolstofatomen die plakken aan het oppervlak als een eindeloos vel van puur grafeen.
Anderen hebben 10 uur nodig om grafeen te produceren via depositie.
Zhu echter, bracht de productietijd terug tot de tijdspanne van een uur. Hij deed dat door de kwartsbuis, waar de depositie plaatsvindt, te splitsen van de omliggende oven. Na depositie schuift hij die simpelweg apart, weg van de oven, om het koelproces te versnellen.
Zhu verwacht ook dat de prijs van een vlok grafeen van duizend euro in waarde in enkele jaren zal zakken aan factor duizend.
Een vlok aan dezelfde grootte – hoog kwalitatief – pure koolstof zal beschikbaar komen voor de prijs van één euro.
De briljante jonge wetenschapper won de 2011 Young Wild Idea Prize en zal op 3 maart 2015 z’n proefschrift verdedigen.
“Ik wil grafeen echt maken en lanceren in het dagelijks leven. Tot in producten brengen die iedereen kan aanraken.” vertelde Zhu over z’n toekomstplannen.
Bron: Tudelft.nl