A tudatosan beépített hibák szupererővel ruházzák fel a grafént

A kutatók áttörő módszert találtak a grafén előállítására: szándékosan olyan szerkezeti hibákat visznek be, amelyek jelentősen javítják annak tulajdonságait. Az azupirén nevű speciális molekulával készített grafénfilmekben úgynevezett 5–7 tagú gyűrűs hibákat hoznak létre, amelyek a mágneses és elektronikai viselkedésben egészen új dimenziókat nyitnak meg. Ez a grafén az elektronikában, katalizátorokban és érzékelőkben is forradalmi változást hozhat.

Miért jó, ha nem tökéletes?

A hagyományos grafén hatszögletes szénatom-gyűrűkből épül fel, ám a tökéletesség hátránya, hogy nehezen kapcsolódik más anyagokhoz, és számos elektronikai tulajdonsága hiányzik, amelyek például a félvezetőiparban szükségesek. A kutatócsoport azonban rájött, hogy a hibák – amelyeket egyébként elkerülni szoktak – valójában kihasználhatók. Az öt- és héttagú gyűrűk beépítése például megnöveli a grafén tapadási képességét, ami érzékenyebb szenzorok fejlesztését teszi lehetővé, és javíthatja az anyag katalitikus tulajdonságait. Emellett elektronikai és mágneses viselkedése is könnyebben szabályozható lesz.

Azupirén: a hibákat előre beprogramozó molekula

A csoport az azupirén nevű vegyülettel egy lépésben, célzottan tudott hibás grafént előállítani. Az azupirén molekulaszerkezete ugyanis már eleve olyan gyűrűkhöz hasonló, amilyeneket be akartak vinni. Így az anyag növekedését, illetve a keletkező hibák számát és minőségét a hőmérséklet szabályozásával pontosan kontrollálták. Az így készült grafén bármilyen felületre átvihető anélkül, hogy a tervezett hibák elvesznének – ez kulcsfontosságú, ha ipari méretekben is alkalmazni szeretnék.

Nemzetközi együttműködés és a legfejlettebb laborok

A vizsgálatokhoz Angliából, Németországból és Svédországból is csatlakoztak kutatók, világszínvonalú eszközökkel dolgozva – többek között az oxfordshire-i Diamond Light Source szinkrotronja, a svéd MAX IV labor és az Egyesült Királyság szuperszámítógépe is segített. A kutatók atomi szinten vizsgálták, hogy pontosan hol és hogyan jelennek meg a hibák, és ezek miként befolyásolják a grafén kémiai, elektronikus és mágneses tulajdonságait. Az együttműködés példát mutat arra, milyen hatékony tud lenni a nemzetközi kutatói összefogás, ha valódi áttöréseket akarunk elérni.

2025, adrienne, www.sciencedaily.com alapján