(PhysOrg.com) - University of Houstons forskare har utvecklat en metod för att skapa enkristallmatriser av materialet grafen, ett framsteg som öppnar möjligheten till en ersättning för kisel i högpresterande datorer och elektronik. Arbetet av UH-forskare och deras medarbetare finns med på omslaget till juninumret av Naturmaterial .
Grafen är ett enatoms tjockt lager av kol som först tillverkades 2004. Enkristalluppsättningar av materialet skulle kunna användas för att skapa en ny klass av höghastighetstransistorer och integrerade kretsar som använder mindre energi än kiselelektronik eftersom grafen leder elektricitet med lite motstånd eller värmeproduktion.
Men industrin behöver en pålitlig och defektfri metod för att tillverka stora mängder enkristaller av grafen. Utvecklingen redovisas i Naturmaterial markerar ett steg mot att fullända en sådan metod.
"Att använda dessa frön, vi kan odla en ordnad uppsättning av tusentals eller miljoner enkla kristaller av grafen, sa Qingkai Yu, tidningens första författare. Yu utvecklade enkristalltillväxtprocessen vid UH Center for Advanced Materials (CAM), där han var forskarassistent i el- och datateknik.
"Vi hoppas att industrin kommer att titta på dessa fynd och överväga de beställda arrayerna som ett möjligt sätt att tillverka elektroniska enheter, sa Yu, som nu är biträdande professor vid Texas State University i San Marcos och förblir projektledare vid CAM.
Yu och Steven Pei, UH -professor i el- och datateknik och CAM:s biträdande direktör, uppfann grafenfröväxttekniken som UH patenterade 2010.
"Det är fortfarande en lång väg att gå. Men, denna utveckling möjliggör tillverkning av integrerade kretsar med grafentransistorer. Detta kan faktiskt vara den första livskraftiga integrerade kretsteknologin baserad på nanoelektronik, " sa Pei.
Yong P. Chen, en biträdande professor i nanovetenskap och fysik vid Purdue University, var tidningens medförfattare.
På CAM, enkristallgrafenarrayer odlades ovanpå en kopparfolie inuti en kammare som innehöll metangas med hjälp av en process som kallas kemisk ångavsättning. Denna process var pionjär av Yu på CAM 2008 och är nu allmänt accepterad som standardmetoden för att skapa grafenfilmer med stor yta för potentiella tillämpningar i pekskärmsskärmar, e-böcker och solceller.
"Graphene är inte där än, när det gäller massproduktion av hög kvalitet som kisel, men detta är ett mycket viktigt steg i den riktningen, sa Chen, som ledde grafenkarakteriseringsarbetet på Purdue.
Förutom Yu och Pei, UH doktorander Wei Wu och Zhihua Su, postdoktorala forskarna Zhihong Liu och Peng Peng och biträdande professor Jiming Bao tillsammans med Chen och nio andra forskare från Purdue University, Brookhaven National Laboratory, Argonne National Laboratories och Carl Zeiss SMT Inc. var medförfattare till tidningen.
Förra året, två forskare fick Nobelpriset i fysik för att ha upptäckt grafen. Vid den tiden, Yu arbetade på CAM för att utveckla sätt att producera masskvantiteter av högkvalitativt grafen.
Fynden som redovisas i Naturmaterial visade att forskare kunde kontrollera tillväxten av de ordnade arrayerna. Forskarna var också de första att demonstrera de elektroniska egenskaperna hos individuella korngränser.
