Måtten med vilken en ledare bedöms är hur lätt, och snabbt, elektroner kan röra sig genom den. På denna punkt, grafen är ett av de mest lovande materialen för en hisnande mängd applikationer. Dock, dess ultrahöga elektronrörlighet minskar när du syntetiserar större ark av materialet. Nu kan denna barriär för industriell produktion av grafen brytas till följd av ny forskning som bedrivs vid universitet i Sverige och Tyskland.

Den långa listan över möjliga användningsområden för grafen berör nästan alla dimensioner av framtida teknologier, inklusive de som tar upp energi och hälsa. Transistorer, sensorer, energilagring, flexibel elektronik, biomedicin och mer kan dra fördel av dess överlägsna mekaniska, elektrisk, termiska och optiska egenskaper. Som ett plus, det är en atom tjockt och ett av de starkaste kända materialen som någonsin uppmätts.

Men producerar grafen i stor skala, samtidigt som man kontrollerar och bibehåller sina unika egenskaper, är en utmaning som ännu inte har förverkligats. Ett av huvudproblemen är bildandet av så kallade "korngränser, "brister som uppträder i materialet vid syntetisering av grafenark (vanligtvis i närheten av 100 mm × 100 mm eller 150 mm x 150 mm) med hjälp av en process som kallas kemisk ångavsättning (CVD). Studien, som publicerades i Vetenskapens framsteg , presenterar en enkel, snabb och stor yta observation av linjedefekter i detta undermaterial.

Studiens huvudförfattare, Xuge Fläkt, doktorand vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm, säger att gränserna är precis som de låter som:små små sömmar i det tvådimensionella bikakegittermönstret av grafen som sprider elektronflödet och kritiskt påverkar grafens materialegenskaper.

"De här är ungefär som sömmarna på ett lapptäcke, " säger Fan. "De är oundvikliga, och för nu måste vi lära oss att leva med dem."

Med korrekt visualisering av grafenkorngränser, forskare skulle kunna göra stora vinster i kontrollerad konstruktion av dessa oundvikliga defekter. Fan säger att studien ger en metod för att helt enkelt, snabbt och kostnadseffektivt observera storleken och fördelningen av korngränser i stor skala genom att använda standardprocesser i waferfabs, nämligen, ånga fluorvätesyra (VHF) etsning och optisk mikroskopinspektion.

"Tills nu, det finns ingen metod som jämför i enkelhet, hastighet och skala till denna metod för att visualisera korngränser i CVD-grafen med stor yta på ett kiseldioxid (SiO2) substrat, " säger Fan.

Fan säger att metoden kan vara användbar för att påskynda processen att utveckla storskalig grafensyntes av hög kvalitet. "Det ger en snabb utvärdering av spannmålets gränstäthet på grafenprover med stor yta, som inte tar mer än två minuter, " han säger.

"Det kan också användas för obduktionsanalys av nya grafenanordningar som använder grafenplåster-till exempel trycksensorer, transistorer, och gassensorer – för att studera effekterna av korngränslinjedefekter på enhetens prestanda."