گرافن سه بعدی می شود

   
نام نویسنده:
|
دسته بندی:
|
سه بعدی شدن گرافن در فرایندی جدید، امکان ساخت طیف گسترده و جدیدی در دستگاه های الکترونیکی پدید آورده می آورد. گرافن، مادۀ برتر جدیدی برای دانشمندان و مهندسانی است که به دنبال خلق انواع دستگاه های الکترونیکی جدید هستند. از حباب لامپ های فوق العاده پرمصرف (در سایزهای کوچک و بزرگ) تا سلول های خورشیدی بسیار کارامد، نمایشگرهای انعطاف پذیر و بسیاری دیگر، گرافن پدیده ای شگفت انگیز و چند کاره است.

البته در همه این مثل ها، گرافن بایستی بصورت اصلی خود، ورقه مسطحی به نازکی اتم، و با پشتیبانی های محیطی و ساختاری استفاده شود، چرا که قالب پایدار و شکلی برای خودش ندارد. اکنون محققان از دانشگاه الینویز در بخش Urbana-Champaign (UIUC) از ایالت متحده، راهی برای ساخت اشیاء سه بعدی از گرافن یافته اند که امکان ساخت طیف وسیعی از دستگاه های الکترونیکی جدید را فراهم می کند.
برای ساخت شکلی سه بعدی از گرافن، محققان باید اول مطمئن شوند که روش کارشان در زمانی که گرافن تحت فرایند تغییر شکل قرار می گیرد، برای حفظ یکپارچگی ساختاری ماده کافی است. به همین سبب، گروهی تحقیقاتی، غشاء نازک گرافن را در حلالی خیس کردند تا آن را متورم و انعطاف پذیر سازند و سپس زیرلایه قالبیرویش قرار می دهند. هنگامی که غشاء روی قالب را پوشاند، حلال به مرور تبخیر می شود و لایه ای از گرافن باقی می ماند که شکل ساختار زیرین را گرفته است. به این صورت گروه می تواند طیف وسیعی از اشکال پیچیده را تولید کند.
سانگ وو نام، استادیار علم مکانیک و مهندسی در دانشگاه الینویز می گوید «بر اساس دانسته های ما، این اولین مطالعه برای نشان دادن یکپارچگی گرافن در اشکال مختلف هندسی ریزساختار است. این اشکال شامل هرمی ، ستونی، گنبدی، هرم وارونه و یکپارچگی سه بعدی ذرات طلای نانو (AuNPs)/ ساختارهای هیبریدی گرافن می شود. بهینه سازی مراحل تورم، جمع شدن و انطباق، برای به حداقل رساندن میزان تعلیق در اطرف ریزساختارهای سه بعدی و تسهیل یکپارچه سازی سه بعدی است. با تنظیم زمان غوطه وری در حلال آلی و ترکیب نسبت های منومر و عامل پروراندن لایه پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS)، مقدار تورم لایه را کنترل می کنیم.»
با تغییر اندازه از 3.5 به 50 µm ، ابعاد ریزساختارهای گرافن در بخشUIUC افزایش می یابد و آنها را در طیف گسترده ای از دستگاه های الکترونیکی قرار می دهد. دستگاه هایی مثل انواع حسگرهای نوری، آنتن های نانو، و اجزای مینیاتوری دیگری که زمانی جزء محصولای سیلیکونی بودند.
به گفته این گروه، این عوامل به همراه پویایی بالای حامل گرافن، ایستایی شیمیایی و زیست سازگاری اش بدین معناست که گرافن سه بعدی قابلیت انطباق در طیف گسترده تری را هم دارد.
سانگ وونام می گوید «امیدواریم روش یکپارچه سازی سه بعدی جدید ماف طبقه بندی پیشرفته دستگاه های هیبریدی بین سیستم های میکرو الکترومکانیک (MEMS) و مواد دوبعدی برای تشخیص و به کار انداختن را آسانتر کند.

3d-graphene-1.png

بدلیل شکنندگی گرافن با لایۀ نازک اتمی، روش های قبلی برای خم کردن یا فرم دهی برای اشکال پیچیده ناممکن بود و در بهترین حالت به چیزی بدشکل و ناجور و در بدترین حالت به شکستن منتهی می شد. در بررسی این روش جدید، محققان در دانشکاه الینویز با میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپ نیروی اتمی، طیف سنجی رامان و ارزیابی مقاومت الکتریکی، روی گرافن فرم گرفته آزمایش کردند تا ثابت کنند که پس از فرم گیری هم شکل و قوام خود را حفظ کرده است.
جانگ یون چوی، یکی ازدانشجویان فارق التحصیل در گروه تحقیقاتی نام، گفت «نتایج ما روشی ساده، همه کاره و قابل سنجشی برای یکپارچه سازی گرافن با اشکالی سه بعدی در ابعاد و اشکال مختلف را نشان می دهد. این اشکال سه بعدی نه تنها بزرگتر از نتایج تحقیقات قبلی است، بلکه ما ذات هماهنگ و آسیب گریز گرافن یکپارچه در اشکال سه بعدی را هم به تصویر کشیدیم.»
نتایج این تحقیق اخیراً در مجله Nano Letters منتشر شده است.

اخبار مرتبط

دیگر اخبار نویسنده

ارسال نظر


شخصی سازی Close
شما در این صفحه قادر به شخصی سازی نمیباشید