Forskare från University of Surrey har avslöjat en ny metod som gör det möjligt för vanliga laboratorieavsökningselektronmikroskop att se grafen växa över en mikrochipyta i realtid.

Denna upptäckt, publicerad i ACS Applied Nano Materials, skulle kunna skapa en väg för att kontrollera tillväxten av grafen i produktionsfabriker och leda till pålitlig produktion av grafenlager.

Att avstå från att använda dyra skräddarsydda system, den nya tekniken producerar inte bara grafenark på ett tillförlitligt sätt utan gör det också möjligt att använda snabbverkande katalysatorer som minskar tillväxttiderna från flera timmar till bara några minuter.

Med hjälp av video imagining, teamet från Surrey's Advanced Technology Institute (ATI) har visat att grafen växer över en järnkatalysator, med användning av ett kiselnitridmembran framställt i ett kiselchip. Membranet är bara några tiotals nanometer tunt, och uppvärmning och kylning kan snabbt styras med hjälp av modulering av en elektrisk signal som skickas till järnskiktet. Detta fungerar både som en katalysator och som ett elektriskt motstånd för att tillföra värmen.

Avbildningen använder Fermi-nivå kontrast för att visualisera dopingnivåer av grafen. Denna kontrastmekanism kan användas för att identifiera punkten för elektrisk kontakt mellan närliggande grafenflingor. Denna avbildning avslöjar också att enbart fysisk kontakt mellan flingor inte är tillräcklig för att bilda elektronisk kontakt, vilket tyder på att ytterligare bindning krävs innan elektroner kan hoppa från flinga till flinga.

Professor Ravi Silva, chef för ATI och chef för Nano-Electronics Center vid University of Surrey, sa, "Grafen, 2000-talets undermaterial, har skrivit mycket om dess unika och anmärkningsvärda egenskaper under det senaste decenniet. Det kommer att användas flitigt om det kan hanteras sakkunnigt och enkelt placeras i applikationer. Att göra detta, det måste finnas vägar för att observera grafen och exakt placera det på enheter. I forskningsrapporten, en sådan väg - med hjälp av ett standardelektronmikroskop som finns i de flesta välförsörjda laboratorier - exemplifieras. Vi hoppas att detta arbete kommer att uppmuntra många fler tillämpningar och upptäckter av grafen för praktisk användning."

Dr Jose Anguita, renrumschef på ATI vid University of Surrey, sa:"Att kunna se och styra grafenet vi producerar i realtid leder till ett betydande steg närmare masskommersialisering och produktion av grafen för elektroniska enheter."