Fabricación de láminas de grafeno
El grafeno es una forma física fundamental del carbono consistente en láminas de átomos dispuestos en una estructura de panal hexagonal. Aunque es posible hacer crecer el material de manera artificial, hacerlo en forma de largas láminas continuas a escala nanoscópica sigue siendo una tarea ardua y con bajo rendimiento. El proyecto financiado con fondos europeos CAMGRAPH (Catalysis driven manufacture and patterning of graphene at the nanoscale using probe technologies) se propuso desarrollar nuevos procedimientos más eficaces. El objetivo era hacer posible la producción de láminas tridimensionales de grafeno a escala nanoscópica. Las técnicas de deposición de película fina facilitaron la catalización de fuentes de carbono sólidas. La técnica es limpia, escalable y segura. El consorcio ideó en primer lugar una metodología que implicaba un proceso de deposición por pulverización catódica seguido por un tratamiento térmico. La pulverización catódica es un proceso de expulsión de material desde una fuente sólida utilizando haces de partículas de alta energía. El resultado fue un método para recubrir superficies a escala nanoscópica con múltiples capas de grafeno. Los miembros del equipo optimizaron el proceso para asegurar la deposición de varias capas continuas sobre superficies irregulares. Para ello, identificaron el mejor catalizador metálico y optimizaron cada uno de los subprocesos. El grupo utilizó la pulverización catódica con radiofrecuencia para depositar películas de carbono y catalizador directamente sobre sustratos de silicio, y sobre el cantiléver (o palanca) de un microscopio de fuerza atómica. Tras complejas etapas de verificación, se demostró que la técnica es limpia y reproducible, y que permite obtener largas láminas continuas. Algo aún más importante, el proceso es también escalable. La segunda fase de la investigación conllevó la caracterización del sistema utilizando varias formas de microscopía. Como principales focos de atención, los trabajos se centraron en las características del crecimiento, la construcción de las películas y las fuerzas de adhesión. En último término, se configuró el proyecto para obtener grafeno en la forma final deseada. El innovador proceso para la creación de nanoláminas de grafeno desarrollado en el marco del proyecto CAMGRAPH podría ser aplicable a varios procesos industriales a escala nanoscópica, como la fabricación de dispositivos electrónicos moleculares de tamaño nanoscópico y superficies biofuncionalizadas.
Palabras clave
Grafeno, escala nanoscópica, 3D, láminas, deposición por pulverización catódica
