Att lägga till väte till grafen kan förbättra dess framtida tillämpning i halvledarindustrin, när kisel lämnar. Forskare vid Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM), inom Institutet för basvetenskap (IBS) har nyligen fått ytterligare insikt i denna kemiska reaktion. Publicerad i Journal of the American Chemical Society , dessa fynd utökar kunskapen om grafenens grundläggande kemi och för kanske forskare närmare att förverkliga nya grafenbaserade material.

Att förstå hur grafen kan reagera kemiskt med en mängd olika kemikalier kommer att öka dess användbarhet. Verkligen, grafen har överlägsna konduktivitetsegenskaper, men det kan inte direkt användas som ett alternativ till kisel i halvledarelektronik eftersom det inte har ett bandgap, det är, dess elektroner kan röra sig utan att klättra upp för någon energibarriär. Hydrogenering av grafen öppnar ett bandgap i grafen, så att den kan fungera som en halvledarkomponent i nya enheter.

Medan andra rapporter beskriver hydreringen av bulkmaterial, denna studie fokuserar på hydrering av enkel- och fålagers tjock grafen. IBS-forskare använde en reaktion baserad på litium löst i ammoniak, kallad reaktion av björktyp, att införa väte på grafen genom bildning av CH-bindningar.

Forskargruppen upptäckte att hydreringen fortskrider snabbt över hela ytan av enskiktsgrafen, medan det går långsamt och från kanterna i fålagers grafen. De visade också att defekter eller kanter faktiskt är nödvändiga för att reaktionen ska ske under de använda förhållanden, eftersom orörd grafen med kanterna täckta av guld inte genomgår hydrogenering.

Använda tvåskikts- och treskiktsgrafen, IBS-forskare upptäckte också att reagenserna kan passera mellan lagren, och hydrera varje skikt lika väl. Till sist, forskarna fann att hydreringen avsevärt förändrade grafenens optiska och elektriska egenskaper.

"Ett primärt mål för vårt center är att genomföra grundläggande studier om reaktioner som involverar kolmaterial. Genom att bygga upp en djup förståelse för kemin av enskiktsgrafen och några skiktsgrafen, Jag är övertygad om att många nya tillämpningar av kemiskt funktionaliserade grafener skulle kunna vara möjliga, inom elektronik, fotonik, optoelektronik, sensorer, kompositer, och andra områden, " noterar Rodney Ruoff, motsvarande författare till denna tidning, CMCM direktör, och UNIST Distinguished Professor vid Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST).