Stadtanzeiger Aachen: Nachrichten aus der Stadt – news: genial-nah

Aachen. Wissenschaftler der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich ist die Herstellung von hochwertigem synthetischen Graphen gelungen, einem Wundermaterial. Er veröffentlicht seine 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.

Bislang war die Herstellung von hochwertigem synthetischen Graphen problematisch: Die britisch-russischen Wissenschaftler 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.

Herstellung von hochwertigem synthetischen Graphen für industrielle Anwendungen greifbar nahe

Jetzt ist dem 23-jährigen Luca Banszerus sowie Wissenschaftlern der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich ein entscheidender Durchbruch Herstellung von hochwertigem synthetischen Graphen gelungen. Banszerus, der noch im Masterstudiengang Physik an der RWTH studiert, gilt als echtes Ausnahmetalent. Er erhielt bereits mehrere Preise und Auszeichnungen. Auch gewann er 2010 im Wettbewerb „Jugend forscht“, damals forschte er schon mit einem Partner an der Möglichkeit zur Herstellung von hochwertigem synthetischen 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 von hochwertigem synthetischen Graphen 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 skalierbar und kostengünstig. Synthetisierte Graphen, war lange Zeit – vor allem im elektrischen Bereich – von geringerer Qualität als natürliches. 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 eigentlich kritische Schritt. Bisher wurde Graphen mit Hilfe 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 Graphems tadellos beibehält. Zusätzlich kann das Kupfer für die Synthese von Graphen wieder verwendet werden, was Geld und Ressourcen in der Herstellung von hochwertigem synthetischen 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

Titelbild: (v.l.) Luca Banszerus, Professor Christoph Stampfer,
Michael Schmitz und Stephan Engels vor dem CVD-Ofen
zum Wachsen und damit zur Herstellung von hochwertigem
synthetischen Graphen.

Foto: Peter Winandy

 

lesen Sie hier mehr zu AACHEN

__________

S T A D T A N Z E I G E R 
A A C H E N

bürger-nah – heimat-nah

Freifunk Übach-Palenberg

zurück zur STARTSEITE