Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Herstellung von hochwertigem synthetischen Graphen für industrielle Anwendungen greifbar nahe

04.08.2015

Wissenschaftler der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich veröffentlichen Forschungsergebnisse in „Science Advances“

Graphen besteht aus einer Atomlage, ist sehr flexibel und gleichzeitig mechanisch extrem stabil. Optisch transparent leitet es elektrischen Strom besser als jedes andere Material. Die Kombination dieser Eigenschaften ist einzigartig und so können unter Einsatz des „Wundermaterials“ Graphen technologische Durchbrüche - beispielsweise für Touch-Screens und in der flexiblen Optoelektronik - erreicht werden.


Bild: (v.l.) Luca Banszerus, Professor Christoph Stampfer, Michael Schmitz und Stephan Engels vor dem CVD-Ofen zum Wachsen von Graphen.

Foto: Peter Winandy

Bislang war die Herstellung von Graphen problematisch: Die britisch-russischen Wis-senschaftler Andre Geim und Konstantin Novoselov nutzten im Jahr 2004 in einem unkonventionellen Experiment Tesafilm, um eine einzige Lage Graphen von einem Stück natürlichen Graphit zu trennen. Die „Tesafilm-Methode“ ist allerdings für eine Massenproduktion vollkommen ungeeignet.

Jetzt ist dem 23-jährigen Luca Banszerus sowie Wissenschaftlern der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich ein entscheidender Durchbruch gelungen. Banszerus, der noch im Masterstudiengang Physik an der RWTH studiert, gilt als Ausnahmetalent. Er erhielt bereits mehrere Preise und Auszeichnungen. Auch gewann er 2010 im Wettbewerb „Jugend forscht“, damals arbeitete er schon mit einem Partner an dem Thema Graphen.

Die Forschungsarbeit fand im Rahmen der Jülich Aachen Research Alliance, kurz JARA, unter Leitung von Univ.-Prof. Dr. Christoph Stampfer, Leiter des II. Physikalischen Institutes A der RWTH Aachen, statt. Sie wurde mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft und aus dem „Flagship Graphene“-Projekt der Europäischen Kommission sowie dem ERC Starting Grant für Christoph Stampfer finanziert. „Die Ergebnisse sind ein bedeutender Fortschritt im Bestreben, die Lücke zwischen wissenschaftlicher Forschung und technologischer Anwendung von Graphen zu schließen“, so Stampfer.

Aktuell publizieren Banszerus und Team unter dem Titel „Ultrahigh-mobility graphene devices from chemical vapor deposition on reusable copper” im Journal „Science Advances 1, e1500222 (2015)“ die neuartige Herstellungsmethode, mit der synthetisches Graphen von ultra-hoher Qualität gewonnen werden kann.

Die Herstellung beruht auf der chemischen Gasphasenabscheidung, kurz CVD genannt, die Abkürzung für chemical vapor deposition. Dabei wird die Reaktion zwischen der chemischen Verbindung Methan und einer geheizten Kupfer-Oberfläche genutzt, um große und makellose Graphen-Flocken herzustellen. Die CVD-Methode ist zwar skalierbar und kostengünstig. Aber das auf diese Weise synthetisierte Graphen, war lange Zeit vor allem im elektrischen Bereich von geringerer Qualität als natürliches, über die “Tesafilm-Methode” hergestelltes Graphen. Dies ändert sich nun grundlegend.

Das Forscherteam zeigt, dass zwischen dem “Tesafilm-Graphen” und den chemisch synthetisierten Flocken kein Qualitätsunterschied besteht. Vielmehr ist der Transfer des Graphens vom Kupfer auf ein anderes Substrat der kritische Schritt. Bisher wurde Graphen mit einer nass-chemischen Methode transferiert, die das Graphen verunreinigt und aufwellt. Die von Banszerus und Kollegen entwickelte Methode erlaubt erstmals einen trockenen Transfer, der die hohe Qualität des chemisch gewachsenen Graphens beibehält. Zusätzlich kann das Kupfer für die Synthese von Graphen wieder verwendet werden, was Geld und Ressourcen in der Herstellung von Graphen einspart.

Infos:
Univ.-Prof. Dr. Christoph Stampfer
Leiter des II. Physikalischen Institutes, Lehrstuhl A
JARA-FIT (Fundamentals of Future Information Technology)
E-Mail: stampfer@physik.rwth-aachen.de
Telefon: 0241/80-27094

Thomas von Salzen | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.rwth-aachen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter
23.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Materialwissenschaft: Widerstand wächst auch im Vakuum
22.06.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften