Grafen har kallats för mirakelmaterialet, men materialet med ett atomskikt söker fortfarande sin plats i materialvärlden. Nu kan en metod för att göra "defekt" grafen ge svaret.

Idag (30 juli), i tidningen Nanoteknik , ett team av forskare rapporterar att de har utvecklat ett enkelt elektrokemiskt tillvägagångssätt som gör att defekter avsiktligt kan skapas i grafen, ändra dess elektriska och mekaniska egenskaper och göra materialet ännu mer användbart.

Forskarna använde en teknik som kallas elektrokemisk syntes för att bryta grafitflingor i grafenlager. Genom att variera spänningen kan de ändra den resulterande grafens tjocklek, flingområde, och antal defekter - som alla förändrar grafens egenskaper.

"Grafen är i princip en metall - så det är lite tråkigt!" förklarar Mario Hofmann, en forskare vid National Cheng Kung University i Taiwan. "Men när du börjar lägga till defekter börjar du få intressanta effekter."

De första studierna om de elektroniska egenskaperna hos grafen som väckte mycket uppmärksamhet och Fysik Nobelpriset 2010 använde grafen som producerades med tejp för att avlägsna flingor av grafen från grafit. Dock, dess defekta motsvarighet grafenoxid kan vara den första att ta ut en betydande marknadsandel som polymerfyllmedel och batterielektroder.

Mer exakt kontroll över mängden och arten av defekter kan åstadkomma nya tillämpningar av grafen i läkemedelsleverans eller elektronik. "Även om elektrokemi har funnits länge är det ett kraftfullt verktyg för nanoteknik eftersom det är så finjusterbart." fortsätter Hofmann. "I grafenproduktion kan vi verkligen dra nytta av denna kontroll för att producera defekter." Noggrann kontroll av spänningen har gjort det möjligt för laget en tidigare okänd nivå av kontroll av mängden av dessa defekter.

Teamet utvecklade ett system med pulserande istället för kontinuerliga spänningar, tillåter dem att riva upp exfolieringsmekanismen. För att övervaka utvecklingen av grafen i lösningsmedlet fann de att helt enkelt spåra lösningens transparens kan ge dem kvantitativ information om effektiviteten och början av peeling.

De planerar därefter att studera effekterna av att justera pulstiden under hela exfolieringsprocessen för att förbättra mängden exfolierad grafen och införa mer komplexa pulsformer för att selektivt producera vissa typer av grafendefekter.