(Phys.org)—Grafen har odlats från material så olika som plast, kackerlackor, Girl Scout cookies, och hundavföring, och kan teoretiskt odlas från vilken kolkälla som helst. Dock, forskare letar fortfarande efter en grafenprekursor och tillväxtmetod som är hållbar, skalbar, och ekonomiskt genomförbart, eftersom dessa alla är krav för att förverkliga en utbredd kommersialisering av grafenbaserade enheter.

I en ny studie, forskare har odlat grafen från teträdsväxten Melaleuca alternifolia , samma växt som används för att göra eteriska oljor inom traditionell medicin. Forskarna visade att de kunde tillverka stora ytor, nästan defektfria grafenfilmer från tea tree-olja på så lite som några sekunder till några minuter, medan nuvarande tillväxtmetoder vanligtvis tar flera timmar. Till skillnad från nuvarande metoder, den nya metoden fungerar även vid relativt låga temperaturer, kräver inga katalysatorer, och inte förlitar sig på metan eller annat icke förnybart, toxisk, eller explosiva prekursorer.

Forskarna, Prof. Mohan V. Jacob vid James Cook University i Queensland, Australien, och medarbetare från institutioner i Australien, Singapore, Japan, och USA, har publicerat en artikel om den nya tekniken för att odla grafen från tea tree-extrakt i ett färskt nummer av Nanobokstäver .

"Denna forskning inser tillverkning av god kvalitet, fålagers grafen från en miljövänlig prekursor, " berättade Jacob Phys.org . "Övergripande, storarea grafentillverkning med hjälp av en snabb, miljövänlig prekursor och process vid en relativt låg tillverkningstemperatur är den stora betydelsen av detta arbete."

För att odla grafen, forskarna använde en teknik som kallas plasmaförstärkt kemisk ångavsättning. Forskarna matade in det förångade tea tree-extraktet i ett uppvärmt rör, ungefär på samma sätt som man gjort med metangas i tidigare versioner. Så fort de slog på plasman med elektroder, ångan omvandlades nästan omedelbart till grafenfilm.

I varje grafentillväxtmetod, den slutliga grafenprodukten blir lite annorlunda. Den grafen som odlas här har en särskilt stor yta och långa kanter, med forskarna som uppskattar den totala längden på kanterna i en kvadratcentimeter till 2,6 km (1,6 miles). Grafenkanter har en stark inverkan på materialets övergripande egenskaper, med långa kanter som erbjuder fördelar för många applikationer, inklusive batterielektroder och kemiska sensorer.

En annan unik egenskap hos grafenet som odlas här är att det är ett av de mest hydrofoba grafenproverna hittills. I allmänhet, hydrofobiciteten ökar när 2D-grafen når fler lager, blir mer 3D. Till stöd för detta förhållande, mikroskopbilder här avslöjade 3D nanoskala egenskaper på grafenens yta, som sannolikt är ansvariga för den starka hydrofobiciteten. Dessa resultat tyder på att denna grafen kan ha tillämpningar för att skapa olika superhydrofoba beläggningar och ytor, såsom för medicintekniska produkter och textilier som avvisar vatten.

Forskarna förväntar sig också att grafenfilmerna som produceras av tea tree-extraktet har potentiella tillämpningar i nästa generations icke-flyktiga minnesenheter som kallas memristorer, som lagrar minne i sina nivåer av elektriskt motstånd. De visade denna möjlighet genom att lägga en halvledare mellan grafen och aluminium, skapa en enhet som uppvisar memristiva egenskaper.

Forskarna planerar att ytterligare utforska dessa tillämpningar och andra i framtiden.

"Vi kommer att fokusera på att optimera materialegenskaperna och implementera materialet i olika elektronikapplikationer, sa Jakob.

© 2015 Phys.org