يمكن لطريقة جديدة لزراعة الجرافين أن تتيح لنا أخيرًا بناء شيء باستخدامه

سداسي الجرافين

الجرافين مادة مذهلة مع مجموعة مزعجة من القيود التي تجعل التعامل معها صعبًا للغاية. واحدة من أهم المشاكل التي واجهناها مع تكييف المواد للاستخدام التجاري هي إنتاجها. في حين تم عرض عدد من طرق إنتاج الجرافين ، إلا أن أيا منها لم يرضخ لهذا النوع من الحجم الهائل الذي يميز قدرة صناعة السيليكون على التصنيع ، السيليكون. في أوائل عام 2016 ، قُدر أن صناعة المسبك بأكملها قادرة على بدء تشغيل ما يقرب من 12 مليون رقاقة في الشهر (في رقائق تعادل 200 مم). لا يتعين على الجرافين الارتقاء إلى هذا المستوى بالكامل قبل دخوله الإنتاج ، ولكن أي اعتماد واسع النطاق للمادة يتطلب منه تحقيق اقتصاد الحجم الخاص به. قد يكون بحث جديد من جامعة رايس ومختبر أوك ريدج الوطني قد جعلنا أقرب إلى هذه الفكرة ، من خلال طريقة جديدة لإنشاء لفة كبيرة مستمرة من الجرافين.



استخدم الباحثون في ORNL عملية ترسيب البخار الكيميائي (CVD) لتصنيع الجرافين ، وهو شيء كنا نقوم به منذ فترة طويلة بالفعل ، ولكن مع تطور جديد. إليك الطريقة Phys.org يصفه:

يشبه إلى حد كبير أساليب CVD التقليدية لإنتاج الجرافين ، قام الباحثون برش خليط غازي من جزيئات سلائف الهيدروكربون على رقاقة معدنية متعددة الكريستالات. ومع ذلك ، فقد تحكموا بعناية في الترسيب المحلي لجزيئات الهيدروكربون ، مما جعلهم ينتقلون مباشرة إلى حافة فيلم الجرافين الناشئ. عندما تتحرك الركيزة تحتها ، تتجمع ذرات الكربون باستمرار على شكل بلورة واحدة من الجرافين يصل طولها إلى قدم.



من خلال تشغيل العملية في درجة حرارة عالية ومراقبة تركيز خليط الغازات بعناية ، تمكن الفريق من الحفاظ على النمو يحدث حيث أرادوا ذلك. ينتج عن إنتاج هيكل لوح بلوري واحد ، على عكس مجموعات المواد ، أيضًا ورقة مستمرة أكثر اتساقًا وأكبر.

الطريقة

طور فريق بحثي طريقة جديدة تنتج أغشية جرافين كبيرة أحادية الطبقة أحادية الطبقة تشبه البلورة ، يزيد طولها عن قدم واحدة. الائتمان: آندي سبروليس / مختبر أوك ريدج الوطني ، وزارة الطاقة الأمريكية



البلورات المفردة الكبيرة أكثر قوة من الناحية الميكانيكية ، وقد يكون لها موصلية أعلى ، كما قال المؤلف المشارك في ORNL إيفان فلاسيوك لـ Phys.Org. وقال: '(السبب) هو القضاء على نقاط الضعف الناشئة عن الترابط بين المجالات الفردية في الجرافين متعدد الكريستالات'.

أما ما قد يعنيه هذا بالنسبة لأشباه الموصلات وتطبيقات الجرافين الأخرى ، فهو استطاع تمثل اختراقًا حقيقيًا ... مع إعطاء الوقت الكافي. في الوقت الحالي ، كان اكتشاف ما يمكن أن يفعله الجرافين من الناحية النظرية محدودًا للغاية لأننا لا نستطيع صنع الكثير منه. لكن العثور على طريقة واحدة لتصنيعها لا يساعد بالضرورة أو تلقائيًا. هذا لأننا لا نعرف ما إذا كان بإمكاننا توسيع نطاق طريقة التصنيع هذه أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الشركات التي قد تستفيد من دمج الجرافين بطرق مختلفة لم يكن لديها ما يكفي منه لاستكشاف ما يمكن أن يكون.

بالإضافة إلى ذلك ، إذا تمكنا من توسيع نطاقها والاستفادة من دمجها ، فقد تظل الفوائد أقل من التكلفة. وذلك قبل أن نصل إلى السؤال الصعب المتمثل في تضمين الجرافين في الدوائر المنطقية ، حيث سنقلب السؤال بأكمله رأسًا على عقب. لقد تم بذل قدر كبير من العمل على مدار الخمسين عامًا الماضية في جعل سلوك أشباه الموصلات عندما نريدهم ذلك ، ويتوقف عندما لا نفعل ذلك. يقلب الجرافين هذه المعادلة رأساً على عقب. الآن نحن بحاجة إلى قف من إجراء عندما لا نريده إلى (لا يحتاج الجرافين حرفيًا إلى مساعدة في إجراءه).



أنا أكره التراجع عن السرد الواعد بهذه السرعة ، ولكن هذه هي طبيعة العمل. سنوات من التقدم البطيء على جبهات كهذه ، وكلها مع نظرة أمل طويلة الأجل نحو التسويق.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com