Framtida datorer kan köra lite sötare, tack vare en förfining i tillverkningen av grafen vid Rice University.

Risforskare har lärt sig att göra orörda ark av grafen, den en-atom-tjocka formen av kol, från vanligt bordsocker och andra kolbaserade ämnen. De gör det i en ettstegsprocess vid temperaturer som är tillräckligt låga för att göra grafen lätt att tillverka.

Rice -kemisten James Tours laboratorium rapporterades i onlineversionen av tidningen Natur denna vecka det stora området, grafen av hög kvalitet kan odlas från ett antal kolkällor vid temperaturer så låga som 800 grader Celsius (1, 472 F). Så varmt som det kan tyckas, skillnaden mellan att köra en ugn på 800 och 1, 000 grader Celsius är betydande, Tour sa.

"Vid 800 grader, det underliggande kislet förblir aktivt för elektronik, medan vid 1, 000 grader, det tappar sina kritiska dopmedel, "sa Tour, Rices T.T. och W.F. Chao Chair i kemi samt professor i maskinteknik och materialvetenskap och datavetenskap.

Zhengzong Sun, en fjärdeårs doktorand i Tour's lab och huvudförfattare till uppsatsen, fann att deponering av kolrika källor på koppar- och nickelsubstrat producerade grafen i vilken form han önskade:enkel-, bi- eller flerskiktsark som kan vara mycket användbara i ett antal applikationer.

Sun och hans kollegor fann också att processen lätt anpassar sig till att producera dopad grafen; detta möjliggör manipulering av materialets elektroniska och optiska egenskaper, vilket är viktigt för att göra switch- och logiska enheter.

För orörd grafen, Solen började med en tunn film av poly (metylmetakrylat) (PMMA) - kanske mest känd i sin kommersiella skepnad som plexiglas - snurrat på ett kopparsubstrat som fungerade som en katalysator. Under värme och lågt tryck, flödande väte och argongas över PMMA i 10 minuter reducerade den till rent kol och förvandlade filmen till ett enda lager av grafen. Genom att ändra gasflödeshastigheten fick han att kontrollera tjockleken på den PMMA-härledda grafen.

Då blev det mer intressant, Sa Sun. Han vände sig till andra kolkällor, inklusive ett fint pulver av sackaros - aka bordsocker. "Vi tyckte att det skulle vara intressant att testa det här, "Sun sa." Medan andra laboratorier bytte metallkatalysatorer, vi försökte ändra kolkällorna. "

Sun lade 10 milligram socker (och senare fluoren) på ett kvadratcentimeter ark kopparfolie och utsatte det för samma reaktorbetingelser som PMMA. Det omvandlades snabbt till ettlagers grafen. Sun hade väntat sig defekter i slutprodukten, med tanke på de kemiska egenskaperna hos båda ämnena (en hög syrekoncentration i sackaros, fem-atomringar i fluoren); men han fann att potentiella topologiska defekter skulle självläka när grafen bildades.

"När vi tittade djupare och djupare in i processen, vi tyckte att det inte bara var intressant, men användbart, "Sa Sun.

Han försökte och odlade grafen på kisel och kiseloxid, vilket ökade möjligheten att odla mönstrad grafen från en tunn film av formad koppar eller nickel avsatt på kiselskivor.

Dopad grafen öppnar fler möjligheter för elektronik, Tour sa, och Sun tyckte att det var ganska enkelt att göra. Börjar med PMMA blandat med ett dopningsreagens, melamin, han upptäckte att genom gasflöde under atmosfärstryck skapades kväve-dopad grafen. Orörd grafen har ingen bandgap, men dopad grafen tillåter kontroll av den elektriska strukturen, vilket teamet bevisade genom att bygga fälteffekttransistorer.

"Varje dag, tillväxten av grafen på kisel närmar sig beredskap på industriell nivå, och detta arbete tar det ett viktigt steg längre, "Sa Tour.