(PhysOrg.com) -- I ett försök att göra grafen mer användbar i elektroniktillämpningar, Ingenjörer från Kansas State University gjorde en gyllene upptäckt - "snöflingor" av guld på grafen.

Vikas Berry är en K-State biträdande professor i kemiteknik som arbetar med grafen, ett kolmaterial som bara är en enda atom tjockt och upptäcktes för bara fem år sedan. Att funktionalisera grafen med guld - och därmed kontrollera dess elektronikegenskaper - Berry och Kabeer Jasuja, en K-State doktorand i kemiteknik, inbäddat guld på grafen.

Att göra detta, ingenjörerna placerade grafenoxidarken i en guldjonlösning som hade en tillväxtkatalysator. Här, de atomiskt tjocka lakanen simmar och badar i en pöl av kemikalier.

"Grafenderivat fungerar som simma molekylära mattor när de är i lösning och uppvisar fascinerande fysiokemiskt beteende, " sa Berry. "Om vi ​​ändrar ytfunktionaliteten eller koncentrationen, vi kan kontrollera deras egenskaper."

De fann att istället för att fördela sig jämnt över grafen, guldet bildade öar på arkens ytor. De döpte dessa öar till nanostjärnor i guld för snöflingor, eller SFGN:er.

"Så vi började utforska hur dessa guld nanostjärnor bildas, ", sade Berry. "Vi fick reda på att nanostjärnor utan ytfunktionalitet är ganska utmanande att producera genom andra kemiska processer. Vi kan kontrollera storleken på dessa nanostjärnor och har karakteriserat mekanismen för kärnbildning och tillväxt av dessa nanostrukturer. Det liknar mekanismen som bildar riktiga snöflingor."

Berry sa att närvaron av grafen är avgörande för bildandet av guldnanostjärnorna. "Om grafen är frånvarande, guldet skulle klumpa ihop sig och lägga sig som stora bitar, " sa han. "Men grafenen hjälper till att stabilisera guldet. Detta gör nanostjärnorna mer användbara för elektroniska applikationer."

I juli, Jasuja och Berry publicerade sitt arbete i tidskriften ACS Nano .

Upptäckten av dessa guld "snöflingor" på grafen visar lovande för biologiska enheter såväl som
elektronik. Berry fäster DNA till dessa guldöar för att göra DNA-sensorer. Han får sällskap av Nihar Mohanty, doktorand i kemiteknik, och forskaren Ashvin Nagaraja, senior inom elektroteknik. Nagaraja är en examen från Manhattan High School 2004.

Berry sa att grafen-guldbaserade DNA-sensorer kommer att ha ökad känslighet. Att kemiskt reducera grafenoxid för att få grafen kräver starka kemikalier som förstör DNA.

"Nu kan vi använda de hårda kemikalierna på grafenoxid inbäddad i guld för att få grafen med guldöar. Sedan kan vi använda dessa guldöar för att funktionalisera DNA."

Berry använder också grafen i kombination med mikrovågor. Han och Jasuja "kokar" grafenarken som ett annat sätt att producera partiklar på materialets yta.

En del av Berrys andra grafenforskning involverar att använda de modifierade grafenarken för att sektionera en koagulerande lösning, stabiliserar den på så sätt. Hans grupp har nyligen använt hydrider för att reducera grafenoxid för att producera reducerad grafenoxid på några sekunder. Grafenen som produceras på detta sätt kan förbli stabil i lösningen i flera dagar. Ytterligare resultat kommer inom kort att dyka upp i tidskriften Small

Upptäcktes för bara fem år sedan, grafen har fångat uppmärksamheten hos ett stort antal forskare som studerar dess exceptionella elektriska, mekaniska och optiska egenskaper, sa Berry. Hans forskargrupp är bland de få som studerar materialets gränssnittsegenskaper och biologiska tillämpningar.

"Vi går in i en ny era, Berry sa. "Från nolldimensionella eller endimensionella molekylära eller polymerlösningar, vi vågar oss nu på de tvådimensionella grafenlösningarna, som har fascinerande nya egenskaper."

Tillhandahålls av Kansas State University (nyheter:webb)