Grafen, en kristall bestående av endast ett lager kolatomer arrangerade i en vanlig sexkant, betraktas som ett material som antas kunna utföra mirakel, särskilt inom elektronik, sensorteknik och displayteknik, men också inom metrologi. Bara fyra år efter den första framgångsrika beredningen av grafen, dess upptäckare Geim och Novoselov fick därför ett Nobelpris. Eftersom den ursprungliga beredningsmetoden (avskalning av enstaka atomlager av grafit) inte erbjuder ett bra perspektiv för bred teknisk användning, många grupper av forskare koncentrerar sig mycket starkt på utvecklingen av alternativa tillverkningsförfaranden.

En helt ny och mycket flexibel variant har nu utvecklats av gruppen Andrey Turchanin från University of Bielefeld i samarbete med University of Ulm och tre avdelningar vid Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) och detta har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Avancerade material .

I motsats till de konventionella metoderna där grafen tillverkas, till exempel, genom utfällning av kolatomer från gasfasen eller genom termisk grafitisering av kiselkarbid, forskarna valde aromatiska molekyler som utgångspunkt i detta arbete. Som underlag, både enkelkristaller i koppar och billiga polykristallina kopparfolier användes. Genom bestrålning med lågenergi-elektroner och efterföljande termisk glödgning, det var då möjligt att omvandla ett självorganiserat enkelskikt av molekylen bifenyltiol, som hade fällts ut på kopparytan, till grafen.

För att undersöka de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos grafen som tillverkas på detta sätt, olika karaktäriseringsmetoder från Ulm och Bielefeld universitet och från PTB tillämpades, till exempel, skanningstunnelmikroskopi, transmissionselektronmikroskopi, Ramanspektroskopi samt elektriska transportmätningar vid låga temperaturer och höga magnetfält. Alla dessa mätningar bekräftar att grafen av utmärkt kristallin och elektronisk kvalitet faktiskt hade tillverkats av den aromatiska molekylen.

Elektronbestrålningens flexibilitet, vilket är möjligt både över stora områden och även med utmärkt rumslig upplösning vid små, väldefinierade platser, nu tillåter grafenstrukturer av i princip vilken form som helst, t.ex. kvantprickar, nanoribbons eller andra nano-geometrier med specifik funktionalitet. Valet av temperaturen i det termiska omvandlingssteget gör det också möjligt att justera graden av kristallinitet och grafens egenskaper beroende på den.

Ytterligare fördelar beror på mångsidigheten hos metoden för självorganiserad beläggning. Det kan utföras med olika aromatiska molekyler som kan, till exempel, innehåller också dopingatomer för elektronisk dopning av slutprodukten. Appliceras i flera lager, så kallad tvåskikts- eller flerskiktsgrafen kan tillverkas, vars förändrade elektroniska bandstruktur utökar de potentiella tillämpningarna av grafen med ett lager. Likaså, andra substrat än koppar som används här (till exempel andra metaller, halvledare, isolatorer) kan användas. Dessutom, det bör också vara möjligt att tillverka grafen på alla tredimensionella ytor, eftersom molekylär självorganisation också sker på böjda ytor. Den nya tillverkningsmetoden vidgar perspektiven för en förbättrad användning av det "magiska materialet" på ett så imponerande sätt att respektive publikation betonades på försättsbladet i augustinumret av den vetenskapliga tidskriften " Avancerade material ".