Grafen på metall

En av de viktigaste aspekterna när det gäller material för elektronik är att det finns tillräckligt mycket yta. Då kan man pressa in många små komponenter på samma materialbit, eller materialskiva, så att de kan arbeta tillsammans i någon slags elektronik. Kisel är det vanligaste materialet idag för att göra transistorer. Idag går utvecklingen mot att göra komponenter på skivor som är 45 cm i diameter. Ett vanligt exempel är den integrerade kretsen som används för processorer och datorer. En integrerad krets är egentligen tiotals miljoner av transistorer på en skiva av kisel. Transistorerna på kiselskivan kommunicerar med varandra för att processorn ska kunna arbeta väldigt effektivt och kunna göra komplicerade beräkningar.

_MG_8259_12_web

Nobelprisforskarna Geim och Novoselov fick fysikpriset 2010. De visade upp den fantastiska potentialen av grafen genom att använda extremt små bitar av grafen som hade väldigt hög kvalitet. Men sådana små flagor räcker inte för att utveckla ny elektronik. Då behövs stor yta, och sådana ytor kan man få genom att framställa grafen på skivor av kiselkarbid eller att använda en metallfolie.

Det finns två sätt att få fram grafen på metallfolie. Det kan ske antingen genom att värma upp metallfolien eller genom att flöda en gas över den. En metallfolie kan vara av olika ämnen som nickel, koppar, eller annan metall. Det finns ofta en del kol i en metall, och det är egentligen en förorening i metallen. Kolatomerna finns djupt inne i metallfolien. När man värmt upp metallfolien och kyler den igen så rör sig kolatomerna mot ytan. Där kan de inte röra sig längre ut eftersom de då måste lämna metallfolien, men det kräver mycket mer energi. Kolatomerna blir då kvar på ytan och bildar ett eller flera lager av kolatomer. Det vanligaste är att det blir ett lager eftersom det inte finns så mycket plats på metallfoliens yta för att kolatomerna ska bilda ett andra lager. Den bakomliggande fysikaliska orsaken att det blir ett enda lager kommer från att alla material vill minska sin totala energi. De kolatomer som bildar det första lagret har minskat metallfoliens energi på ytan. Istället för att ytan avslutas med metallatomer så avslutas ytan med kolatomerna när de bildar ett första lager. Det finns då nästan ingen drivkraft kvar att minska energin ytterligare genom att göra ett andra lager av kolatomer på ytan som redan består av kolatomer.

Metal_foil_MG_8009_web

Det andra sättet att flöda en gas över ytan av en metallfolie är det vanligaste sättet. Gasen är ett kolväte som är en förening mellan kol och väte som binds till varandra i gasform. När gasen flödar över metallfolien så reagerar kolvätet med metallatomerna på ytan. Då bryts bindningen mellan kol och väte. Metallytan fungerar som en katalysator för reaktionen som friar kolatomen från vätet. Kolatomer lägger sig på ytan och bildar ett lager. Processen är ganska fördelaktig eftersom den väldigt lätt bildar bara ett enda lager som utgör grafen. Flera lager är mycket svårare att få fram. När ytan är fylld med kolatomer så finns inga metallatomer som kan bryta fler bindningar mellan kol och väte. Det blir inget andra lager av kolatomer eftersom reaktionen inte längre triggas på grund av att metallytan, som skulle fungera som katalysator, är täckt av kolatomer.

Advertisements

About mikaelsyvajarvi

Att stanna upp, betrakta och uppleva | www.bildsinne.se
This entry was posted in Uncategorized. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s