En första i sitt slag koppar- och grafitkombination som upptäckts i grundläggande energiforskning vid det amerikanska energidepartementets Ames Laboratory kan få konsekvenser för att förbättra energieffektiviteten hos litiumjonbatterier, som inkluderar dessa komponenter.

"Vi är ganska glada över detta, eftersom vi inte förväntade oss det, sa Pat Thiel, en Ames Laboratory forskare och framstående professor i kemi och materialvetenskap och teknik vid Iowa State University. "Koppar verkar inte alls interagera starkt eller gynnsamt med grafitiska material, så detta var en stor överraskning. Det utmanar oss verkligen att förstå orsakerna och mekanismerna som är involverade."

Forskarna bombarderade grafit i en miljö med ultrahögt vakuum med joner för att skapa ytdefekter. Koppar avsattes sedan på den jonbombarderade grafiten medan den hölls vid förhöjd temperatur, vid 600-800 K. Den syntetiska vägen skapade flerskiktiga kopparöar som är helt täckta av grafenlager.

"Koppar är ett mycket ledande material men känsligt för oxidation. Att framgångsrikt kunna bädda in det precis under grafitens yta skyddar kopparn, och föreslår ett antal potentiella tillämpningar, inklusive batteriteknik, " sa forskningsassistent Ann Lii-Rosales.

Forskningen är en fortsättning på en upptäckt från förra året, när forskarna kapslade in dysprosium, en magnetisk sällsynt jordartsmetall, under ett enda lager grafen. Uppmuntrad av deras framgångar, de började testa metodens möjligheter med andra element, inklusive koppar.

Forskningen diskuteras vidare i artikeln "Formation of Multilayer Cu Islands Embedded under the Surface of Graphite:Characterization and Fundamental Insights" i Journal of Physical Chemistry C .