Universiteit Leiden

nl en

Grafeen verplaatsen in een moleculaire kooi

Scheikundigen hebben een nieuwe methode ontwikkeld om grafeen te verplaatsen, die gebruik maakt van cyclohexaan. Deze nieuwe methode laat minder onzuiverheden op het grafeen achter, is eenvoudiger uit te voeren dan huidige methodes en is breed toepasbaar in grafeenonderzoek. De publicatie zal eind december op de omslag van het blad ACS Central Science te zien zijn.

Schoon vervoer

Promovendus Liuba Belyaeva ontwikkelde deze methode onder leiding van professor Grégory Schneider. In hun laboratorium laten ze grafeen groeien op metalen zoals koper. Om grafeen te onderzoeken of te gebruiken in toepassingen moet het alleen overgebracht worden op andere materialen – een lastig proces. ‘Nu worden meestal polymeren gebruikt voor het overbrengen, maar deze methode laat vervuilingen achter op het grafeen. Andere polymeervrije methodes zorgen vaak voor gevouwen en gebarsten grafeen’, zegt Belyaeva. Haar nieuwe methode onderscheidt zich van andere methodes doordat grafeen intact blijft en er geen polymeervervuiling plaatsvindt.

Twee vloeistoffen

Om grafeen over te brengen op een ander materiaal mengde Belyaeva grafeen met water en cyclohexaan – twee vloeistoffen bij kamertemperatuur. ‘Als de temperatuur verlaagd wordt, stolt eerst het cyclohexaan. Grafeen blijft dan vastzitten aan het gestolde cyclohexaan, waarna de cyclohexaan-grafeenmassa uit het water gehaald kan worden’, legt Belyaeva uit.

Nieuwe methode

De wetenschappers denken dat hun nieuwe methode bruikbaar is voor onderzoekers die met grafeen werken. ‘Na het maken van grafeen zijn er altijd moeilijkheden in het gebruik ervan’, zegt Belyaeva. ‘Wij denken dat onze methode veel gebruikt zal worden, omdat die eenvoudiger en schoner is dan alle huidige methodes.’

Interessante eigenschappen

Nadat ze de nieuwe methode ontwikkeld hadden, onderzochten Belyaeva en haar collega’s de elektrische eigenschappen van grafeen in het water-cyclohexaanmengsel. Verassend genoeg had het grafeen verbeterde geleidende eigenschappen. De ladingdragers van het grafeen in het vloeibare mengsel zijn minder verspreid dan bij grafeen op een vast materiaal. Daarnaast werken de twee vloeistoffen als een kooi, die ervoor zorgt dat er minder luchtvervuiling op het grafeen plaatsvindt. De verbeterde eigenschappen zijn interessant, omdat een sensor in een vloeistof-vloeistofomgeving hiermee mogelijk zou zijn.

Samenwerking met NeCEN en Delft

Samen met NeCEN en onderzoekers van de TU Delft zal Schneiders groep de eigenschappen van grafeen bepalen dat met de nieuwe vloeistof-vloeistof methode verplaatst is. Belyaeva: ‘We zijn van plan om nanostructuren te maken, door met een elektronenstraal atomen te verwijderen. Voor het maken van zulke fijne structuren is het cruciaal om schoon grafeen zonder polymeervervuiling te hebben.'         

Artist impression van het meten van de elektrische eigenschappen van grafeen in cylcohexaan en water. Afbeelding is eigendom van Grégory F. Schneiders onderzoeksgroep.