Forskare från University of Illinois i Chicago har upptäckt en ny kemisk metod som gör att grafen kan införlivas i ett brett spektrum av applikationer samtidigt som dess ultrasnabba elektronik bibehålls.

grafen, en lätt, tunn, flexibelt material, kan användas för att förbättra styrkan och hastigheten på datorskärmar, elektriska/fotonikkretsar, solceller och olika medicinska, kemiska och industriella processer, bland annat. Den består av ett enda lager av kolatomer bundna tillsammans i ett upprepat mönster av hexagoner.

Isolerad för första gången för 15 år sedan av en fysikprofessor vid University of Manchester i England, det är så tunt att det anses vara tvådimensionellt och anses vara det starkaste materialet på planeten.

Vikas Berry, docent och avdelningschef för kemiteknik, och kollegor använde en kemisk process för att fästa nanomaterial på grafen utan att ändra egenskaperna och arrangemanget av kolatomerna i grafen. Genom att göra så, UIC-forskarna behöll grafens elektronrörlighet, vilket är viktigt i höghastighetselektronik.

Tillsatsen av plasmoniska silvernanopartiklar till grafen ökade också materialets förmåga att öka effektiviteten hos grafenbaserade solceller med 11 gånger, sa Berry.

Forskningen, finansierat av National Science Foundation (CMMI-1030963), har publicerats i tidskriften Nanobokstäver .

Istället för att lägga till molekyler till de individuella kolatomerna i grafen, Berrys nya metod lägger till metallatomer, såsom krom eller molybden, till de sex atomerna i en bensoidring. Till skillnad från kolcentrerade bindningar, denna obligation är delokaliserad, som håller kolatomernas arrangemang oförvrängd och plan, så att grafenen behåller sina unika egenskaper för elektrisk ledning.

Den nya kemiska metoden för att annektera nanomaterial på grafen kommer att revolutionera grafenteknologin genom att utöka tillämpningsområdet, sa Berry.

"Det har varit en utmaning att samverka med grafen med andra nanosystem eftersom grafen saknar en förankringskemi, " sa han. "Och om grafens kemi ändras för att lägga till ankare, den förlorar sina överlägsna egenskaper. Skillnaden mellan vår kemi kommer att möjliggöra integration av grafen med nästan vad som helst, samtidigt som de behåller sina egenskaper.

"Vi föreställer oss att vårt arbete kommer att motivera en världsomspännande utveckling mot "ringcentrerad" kemi för att samverka med grafen med andra system."