Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Fluorographene: The World’s Thinnest Insulator

04.11.2010 - 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.

Anzeige

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Den Tumor fest im Visier
24.05.2012 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Fraunhofer IPT kürt fünf Unternehmen mit ausgezeichneter Einkaufsorganisation
24.05.2012 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

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: Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit


Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.

Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.

„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...

Im Focus: Widerspenstiges Quasiteilchen erzeugt


Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.

Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

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

Energieversorger vor dem Umbruch

24.05.2012 | Studien Analysen

Stem-cell-growing surface enables bone repair

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Wissenschaft und Öffentlichkeit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp