Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fluorographene: The World’s Thinnest Insulator

04.11.2010
The remarkable properties of graphene and Teflon have been combined in a new material by the winners of this year’s Nobel Prize for Physics.

Kostya Novoselov and Andre Geim, working at the University of Manchester, UK, first isolated graphene in 2004. It was a tricky task, as one would expect if a Nobel Prize is among the rewards, even if it did involve using humble adhesive tape to peel away surfaces one layer at a time.

They found graphene to be the thinnest and strongest form of carbon, and that it could conduct heat better than any other known material. As a conductor of electricity, it performs just as well as copper. Their most recent endeavours have led to a new derivative material that is just as strong and even more stable than the original graphene, but that does not conduct electricity at all: so-called fluorographene.

Graphene itself is a single atomic layer of the material graphite, commonly found in pencils. On a molecular level, it has a flat honeycomb structure of connecting hexagons with carbon atoms at the vertices. Clouds of electrons spread across the top and bottom surfaces, which is why the material conducts electricity so well.

The current achievement of the Manchester group, working closely with international collaborators, is to place a fluorine atom at every single carbon atom, thereby destroying the electron cloud and preventing electricity from flowing under normal conditions, but not impinging on the structural integrity of the carbon framework (see graphic). In previous work, they had added hydrogen atoms instead of fluorine, but found the resulting material to be unstable at high temperatures.

The latest breakthrough is published this week in the journal “small”. Rahul Raveendran-Nair is a postgraduate researcher at the University of Manchester and responsible for the publication. He describes fluorographene as “the thinnest possible insulator, made by attaching fluorine atoms to each of the carbon atoms in graphene. It is the first stoichiometric chemical derivative of graphene and it is a wide-gap semiconductor. Fluorographene is a mechanically strong and chemically and thermally stable compound. Properties of this new material are very similar to Teflon and we call this material 2D Teflon.”

Developing a suitable method for making this 2D Teflon was not simple. “Fluorine is a highly reactive element, and it reacts with all most everything. So the major challenge was to fully fluorinate graphene without damaging the graphene and its supporting substrates. Our fluorination of single-layer graphene membranes on chemically inert support grid and bulk graphene paper at elevated temperature overcomes this technical problem,” explains Raveendran-Nair.

The authors envisage that fluorographene will be used in electronics, but acknowledge that “for realistic electronic applications the electronic quality has to be improved. We hope this can be achieved very soon. Some possible electronic applications of fluorographene are its use as a tunnel barrier and as a high-quality insulator or barrier material for organic electronics.” Other fields of application are also possible. For example, as a wide-gap semiconductor that is fully transparent to visible light, fluorographene could well find use in LEDs (light-emitting diodes) and displays.

The Manchester group was not the only one involved, and collaborators from China (Shenyang National Laboratory for Materials Science), The Netherlands (Radboud University of Nijmegen), Poland (Institute of Electronic Materials Technology), and Russia (Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry) added their expertise. According to Raveendran-Nair, having such a large team helped undertake a thorough investigation of fluorographene; “All of us worked very hard to make this project successful. We used a large variety of characterisation techniques and very detailed studies to understand the properties of this new material.”

During the course of the project the leaders were named as Nobel Laureates, but apparently life working in the group has not changed very much. “Even in their new busy life both professors still work very closely with all those in the group and are very much involved in the day-to-day research”, says Raveendran-Nair. “Working under them is a great inspiration. It is both a rewarding and enjoyable place to undertake research.”

“Fluorographene: A Two-Dimensional Counterpart of Teflon”, Rahul R. Nair et al., small 2010; DOI: 10.1002/smll.201001555

Contact:

Dr. Rahul Raveendran-Nair http://www.condmat.physics.manchester.ac.uk/people/postgrad/nair/

Department of Physics and Astronomy,
University of Manchester,
Oxford Road,
Manchester, M13 9PL, UK
Tel: +44 (0) 161 275 4074
Fax: +44 (0) 161 275 4056

Carmen Teutsch | Wiley-VCH
Weitere Informationen:
http://doi.wiley.com/10.1002/smll.201001555
http://www.condmat.physics.manchester.ac.uk/people/postgrad/nair/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Über zwei Millionen für bessere Bordnetze
28.04.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht Innovationspreis 2017 der Deutschen Hochschulmedizin e.V.
24.04.2017 | Deutsche Hochschulmedizin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie