Инженеры нашли новый способ получения «чудо-материала» -  графена, который, наконец, позволит ему максимально использовать свой потенциал.

Новая работа ученых описана в статье «Воспроизводимый синтез графена методом бескислородного химического осаждения из паровой фазы», опубликованной в журнале Nature.

Когда в 2004 году был открыт графен, представляющий собой двумерную аллотропную модификацию углерода, образованную слоем атомов углерода толщиной в один атом, ученые назвали этот материал потенциальной революцией.

Он обладает высокой электропроводностью и прочностью, и эксперты утверждают, что с его помощью можно преобразовать все - от накопителей энергии до медицинских устройств и персональной электроники.

Но этот потенциал так и не был реализован в полной мере.

Одна из проблем заключается в том, что его трудно изготовить чистым и без примесей. Но исследователи говорят, что новый процесс позволяет получать графен таким образом, чтобы он был легко восстанавливаемым и чистым.

Они пришли к этому выводу, основываясь на открытии, что качество графена связано с содержанием кислорода. Если вокруг есть хотя бы небольшая часть кислорода, то это резко влияет на скорость роста графена и означает, что использовать его может оказаться невозможным.

«Мы показываем, что исключение практически всего кислорода из процесса роста является ключом к достижению воспроизводимого высококачественного синтеза CVD-графена, - рассказал старший автор исследования Джеймс Хон из Колумбийского университета. - Это важная веха на пути к крупномасштабному производству графена».

Инженеры традиционно изготавливают графен двумя способами. В первом случае используется клейкая лента для удаления слоев графита, пока он не станет достаточно тонким, чтобы его можно было использовать в качестве графена, что позволяет получать чистые образцы, но в небольших масштабах, что делает невозможным их промышленное использование.

Другой способ позволяет значительно увеличить производство и известен как CVD-рост. Он заключается в пропускании углеродсодержащего газа, такого как метан, над поверхностью меди при невероятно высоких температурах, что приводит к расщеплению метана и перегруппировке атомов углерода в слой графена.

Это позволяет изготавливать их размером до нескольких метров в поперечнике. Но они также страдают от проблем с надежностью их качества.

Инженеры пытаются создать новые системы, которые могли бы контролировать поступление кислорода и не позволяли бы ему подрывать процесс.

Теперь ученые говорят, что они значительно улучшили этот процесс, позволив графену расти быстрее и быть надежным. Они обнаружили, что полученный графен также демонстрирует все необходимые свойства, которые позволяют использовать его в больших масштабах.