الهيدروجين، وليس الكربون، هو الذي يحدد شكل وحجم بلورة الجرافين، كما يقول الباحثون في جامعة نيو مكسيكو
يقلل نهج جديد للحصول على الجرافين بشكل كبير من حجم المشكلات التي أزعجت الباحثين في هذا المجال في السنوات الأخيرة، ويوفر طريقًا لاستخدام الشكل البلوري للجرافيت في تطوير الأجهزة الإلكترونية المتقدمة في المستقبل.
وتظهر النتائج التي توصل إليها باحثون من المختبر الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية أن الهيدروجين، وليس الكربون، هو الذي يحدد شكل وحجم بلورة الجرافين، وفقا لفريق من الباحثين بقيادة سيرجي سميرنوف، أستاذ الكيمياء في جامعة نيو مكسيكو. . ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية ACS Nano.
يقول أحد الباحثين: "لا يبدأ هايدن بداية نمو الجرافين فحسب، بل يتحكم أيضًا في شكل وحجم الجرافين". "في مقالتنا، نصف طريقة لتنمية بلورات الجرافين المحددة جيدًا بأشكال سداسية مثالية تتقدم لإنشاء بنية مثالية أحادية البلورة."
في العامين الماضيين، اعتمد نمو الجرافين على تحلل الغازات المحتوية على الكربون مثل الميثان على رقائق النحاس عند درجات حرارة عالية، في عملية تعرف باسم ترسيب البخار الكيميائي (CVD). لم يكن يُعرف سوى القليل عن الآلية الدقيقة، لكن الباحثين أدركوا أنه سيتعين عليهم البحث بشكل أعمق وفهم أفضل لآلية النمو قبل أن يتمكنوا من إنتاج طبقات جرافين عالية الجودة. حتى الآن، كانت طبقات الجرافين تحتوي على بلورات جرافين ذات هياكل غير منتظمة وأحجام مختلفة، وهي خصائص منعتها من أن تكون بلورات مفردة.
يوضح الباحث: "لقد أظهرنا أنه من المثير للدهشة أن مصدر الكربون والركيزة نفسها ليسا فقط هما اللذان يحددان معدل نمو الجرافين وشكله وحجمه". "لقد وجدنا أن الهيدروجين، الذي كان يعتبر سابقًا أن له دورًا متسامحًا نسبيًا، ضروري أيضًا لنمو الجرافين. فهو يساهم في تنشيط الجزيئات الممتزة التي تبدأ نمو الجرافين وفي إزالة الروابط الضعيفة الموجودة في نهايات النواة والتي تتحكم في جودة الجرافين الناتج."
وباستخدام عمليتهم الجديدة، طور الباحثون طريقة لتصنيع الجرافين بشكل موثوق على نطاق واسع. وحقيقة أن طريقتهم تسمح بالتحكم في حجم البلورة وحدودها، تؤدي إلى تحسين نشاط المادة في الترانزستورات وأشباه الموصلات والعديد من الأجهزة الإلكترونية الأخرى.
إن الآثار المترتبة على هذا البحث مهمة، وفقًا للباحثين الذين ذكروا أن: "النتائج التي توصلنا إليها ضرورية لتطوير طريقة لزراعة الجرافين أحادي البلورة على نطاق واسع والذي سيكون بمثابة اختراق مهم في التطبيقات العملية للجرافين لتطوير الأجهزة التجارية".
