Användningen av kaliumbromid vid framställning av grafen på en kopparyta kan leda till bättre resultat. När kaliumbromidmolekyler ordnar sig mellan grafen och koppar, det resulterar i elektronisk frikoppling. Detta förändrar de elektriska egenskaperna hos den producerade grafenen, för dem närmare ren grafen, som rapporterats av fysiker från universiteten i Basel, Modena och München i tidskriften ACS Nano .

Grafen består av ett lager av kolatomer bara en atom i tjocklek i ett bikakemönster och är föremål för intensiv världsomspännande forskning. Tack vare sin höga flexibilitet, kombinerat med utmärkt stabilitet och elektrisk ledningsförmåga, grafen har många lovande tillämpningar – särskilt i elektroniska komponenter.

Molekyler för frikoppling

Grafen framställs ofta via en kemisk reaktion på metalliska ytor i en process som kallas kemisk ångavsättning. Grafenskiktet och den underliggande metallen kopplas sedan elektriskt, vilket minskar några av de speciella elektriska egenskaperna hos grafen. För användning inom elektronik, grafenen måste överföras till isolerande substrat i en flerstegsprocess, då det finns risk för skador och kontaminering.

För att erhålla felfri, ren grafen, det är därför att föredra att koppla bort grafenen elektriskt från det metalliska substratet och att utveckla en metod som möjliggör enklare överföring utan skador. Gruppen ledd av professor Ernst Meyer från Institutionen för fysik och Swiss Nanoscience Institute (SNI) vid universitetet i Basel undersöker sätt att införliva molekyler mellan grafenskiktet och substratet efter den kemiska deponeringsprocessen, vilket leder till denna typ av frikoppling.

Ändring av elektriska egenskaper

I en studie utförd av SNI-doktoranden Mathias Schulzendorf, forskare har visat att kaliumbromid är idealiskt lämpad för detta. Kaliumbromid är ett lösligt vätebromidsalt. Till skillnad från den kemiskt liknande föreningen natriumklorid, kaliumbromidmolekyler ordnar sig mellan grafenskiktet och kopparsubstratet. Detta visades av forskare i en mängd olika mikroskopistudier med skanningssond.

Beräkningar utförda av kollegor vid universitetet i Modena och Reggio Emilia (Italien) förklarar detta fenomen:Det är mer energimässigt fördelaktigt för systemet om kaliumbromidmolekyler ordnar sig mellan grafenen och kopparn än om de avsätts på grafenet – vilket händer med natriumklorid.

Forskarna har visat att det mellanliggande lagret av kaliumbromid förändrar grafenens elektriska egenskaper – tills de motsvarar de som förväntas för fri grafen. "Vårt arbete har visat att grafenen och den underliggande metallen kan kopplas loss med hjälp av kaliumbromid, för oss ett viktigt steg närmare att producera ren och defektfri grafen, " säger projektledaren Dr Thilo Glatzel, som är medlem i Meyers team.