Nobelpriset i fysik 2010 gick till de två forskare som först isolerade grafen, en atoms tjocka kristaller av grafit. Nu, en forskare vid University of Houston Cullen College of Engineering försöker utveckla en metod för att massproducera detta revolutionerande material.

Grafen har flera egenskaper som gör det annorlunda från bokstavligen allt annat på jorden:det är det första tvådimensionella materialet som någonsin utvecklats; världens tunnaste och starkaste material; den bästa värmeledaren som någonsin hittats; en mycket bättre ledare av elektricitet än koppar; det är praktiskt taget genomskinligt; och är så tät att ingen gas kan passera genom den. Dessa egenskaper gör grafen till en spelväxlare för allt från energilagringsenheter till platta enhetsskärmar.

Viktigast, kanske, är grafens potential som ersättning för kisel i datorchips. Egenskaperna hos grafen skulle göra det möjligt för den historiska tillväxten i datorkraft att fortsätta i decennier framöver.

För att inse dessa fördelar, fastän, ett sätt att skapa rikligt, defektfri grafen måste utvecklas. Qingkai Yu, en biträdande forskningsprofessor vid högskolans avdelning för elektro- och datateknik och universitetets centrum för avancerade material, utvecklar metoder för att masstillverka sådan högkvalitativ grafen.

Yu använder en teknik som kallas kemisk ångavsättning. Under denna process, han värmer metan till cirka 1000 grader Celsius, bryta ner gasen till dess byggstenar av kol- och väteatomer. Kolatomerna fäster sedan till en metallyta för att bilda grafen.

"Det här tillvägagångssättet kan producera billiga, högkvalitativ grafen i stor skala, " sa Yu.

Yu demonstrerade först livskraften av kemisk ångavsättning för att skapa grafen för två år sedan i en artikel i tidskriften Applied Physics Letters. Han har sedan dess fortsatt att arbeta för att fullända denna metod.

Yus inledande forskning skulle ofta resultera i flera lager grafen staplade ihop på en nickelyta. Han upptäckte sedan kopparns effektivitet för att skapa grafen. Koppar har sedan dess adopterats av grafenforskare över hela världen.

Yus arbete är inte avslutat. De enskilda lager av grafen som han nu kan skapa är bildade av flera grafenkristaller som förenas när de växer. De platser där dessa kristaller kombineras, känd som korngränserna, är defekter som begränsar användbarheten av grafen, särskilt som en ersättning för kiselbaserade datorchips.

Yu försöker skapa stora lager av grafen som bildas av en enda kristall.

"Du kan föreställa dig hur viktig den här typen av grafen är, " sa Yu. "Halvledare blev en mångmiljardindustri baserad på enkristallkisel och grafen kallas materialet efter kiseleran. Så enkristallgrafen är den heliga gralen för nästa tidsålder av halvledare."