Forskare från Kansas State University har kommit närmare att lösa en gammal utmaning med att producera grafenkvantprickar med kontrollerad form och storlek vid stora tätheter, som skulle kunna revolutionera elektronik och optoelektronik.
Vikas Berry, William H. Honstead professor i kemiteknik, har utvecklat en ny process som använder en diamantkniv för att klyva grafit till grafitnanoblock, som är föregångare till grafen kvantprickar. Dessa nanoblock exfolieras sedan för att producera ultrasmå ark av kolatomer med kontrollerad form och storlek.
Genom att kontrollera storleken och formen, forskarna kan kontrollera grafens egenskaper över ett brett spektrum för olika tillämpningar, som solceller, elektronik, optiska färgämnen, biomarkörer, kompositer och partikelsystem. Deras arbete har publicerats i Naturkommunikation och stödjer universitetets vision att bli ett topp 50 offentligt forskningsuniversitet 2025. Artikeln finns tillgänglig online.
"Processen producerar stora mängder grafenkvantprickar med kontrollerad form och storlek och vi har genomfört studier på deras strukturella och elektriska egenskaper, " sa Berry.
Medan andra forskare har kunnat göra kvantprickar, Berrys forskargrupp kan göra kvantprickar med en kontrollerad struktur i stora mängder, vilket kan göra det möjligt för dessa optiskt aktiva kvantprickar att användas i solcells- och andra optoelektroniska tillämpningar.
"Det kommer att finnas ett brett utbud av tillämpningar av dessa kvantprickar, " Sa Berry. "Vi förväntar oss att området grafen kvantprickar kommer att utvecklas som ett resultat av detta arbete eftersom detta nya material har en stor potential inom flera nanoteknologier."
Det har varit känt att på grund av kanttillstånden och kvantinneslutning, formen och storleken på grafenkvantprickar dikterar deras elektriska, optisk, magnetiska och kemiska egenskaper. Detta arbete visar också bevis på öppnandet av ett bandgap i grafen nanobandfilmer med en minskning i bredd. Ytterligare, Berrys team visar genom högupplösta transmissionselektronmikrofotografier och simuleringar att kanterna på de producerade strukturerna är raka och relativt jämna.
