Till teknikinsiders, grafen är en certifierad stor affär. Det enatomtjocka kolbaserade materialet framkallar rapsodiska beskrivningar som det starkaste, tunnaste materialet känt. Det är också lätt, flexibel, och kan leda såväl elektricitet som koppar. Grafenbaserad elektronik lovar framsteg som snabbare internethastigheter, billigare solceller, nya sensorer, rymddräkter spunnna av grafengarn, och mer.

Nu ett forskarlag vid National Institute of Standards and Technology (NIST) i Boulder, Colo., kan hjälpa till att föra grafens löfte närmare verkligheten. När du letar efter en idealisk tillväxtplattform för materialet, forskare utvecklade ett lovande nytt recept för ett grafensubstrat:en tunn film av koppar med massiva kristallina korn. Teamets resultat visas i journalen AIP avancerar .

Nyckelframgången är kornstorleken på kopparsubstratet. De stora kornen är flera centimeter stora – lunkers enligt mikroelektronikstandarder – men deras relativa bulk gör det möjligt för dem att överleva de höga temperaturer som behövs för grafentillväxt, förklarade NIST-forskaren Mark Keller.

Oförmågan hos de flesta kopparfilmer att överleva detta stadium av grafentillväxt "har varit ett problem som förhindrar produktion av grafenenheter i wafer-skala, " sa Keller.

Tunna filmer är en viktig komponent i många elektroniska, optisk, och medicinsk teknik, men kornen i dessa filmer är vanligtvis mindre än en mikrometer. För att tillverka den nya kopparytan, vars korn är cirka 10, 000 gånger större, forskarna kom fram till en tvåstegsprocess.

Först, de avsatte koppar på en safirskiva som hölls något över rumstemperatur. Andra, de lade till det transformativa steget av glödgning, eller värmebehandling, filmen vid en mycket högre temperatur, nära koppars smältpunkt. För att demonstrera livsdugligheten hos deras jättekorniga film, forskarna odlade framgångsrikt grafenkorn med en diameter på 0,2 millimeter på den nya kopparytan.