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Alles, was Sie über Graphen wissen wollen, in einem Handbuch

Ein EU-finanziertes Forschungsteam hat ein umfassendes Handbuch über die Herstellung und Verarbeitung von Graphen sowie verwandten Materialien veröffentlicht, um deren Einsatz in neuartigen Anwendungen zu fördern.

Industrielle Technologien

Das erst in diesem Jahrhundert entdeckte Graphen verspricht, alles zu revolutionieren – von der Energiespeicherung bis hin zu Elektronik, Sensoren und biomedizinischen Anwendungen. Aus einer wabenartigen 2D-Schicht aus Kohlenstoffatomen bestehend, die nur ein Atom dick ist, ist dieses Material extrem stark, dünn, flexibel und leicht. Es ist ein ausgezeichneter Leiter von Elektrizität und Wärme. Der Mangel an Informationen über die Herstellung und Verarbeitung von Graphen ist jedoch eine Hürde für dessen breite Anwendung. Ein umfassendes Handbuch, das mit Unterstützung der EU-finanzierten Projekte GrapheneCore1 und GrapheneCore2 erstellt wurde, versucht nun, diesen Informationsmangel zu beheben. Der in der Zeitschrift ‚2D Materials‘ veröffentlichte Bericht liefert einen Überblick über die wichtigsten Techniken zur Herstellung und Verarbeitung von Graphen sowie verwandten Materialien und diskutiert die grundlegenden Charakterisierungsverfahren. Das Handbuch fasst das theoretische Wissen sowie die praktischen Erfahrungen zusammen, die im Laufe von sieben Jahren im Rahmen der Graphen-Flaggschiff-Initiative gesammelt wurden, von der GrapheneCore1 (Graphene-based disruptive technologies) und GrapheneCore2 (Graphene Flagship Core Project 2) ein Teil sind. „Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Graphen-Flaggschiff-Initiative haben bereits gezeigt, dass es mindestens 1 800 verschiedene Schichtmaterialien gibt – und nur eine Handvoll davon wurde bislang untersucht“, merkt der Leiter Wissenschaft und Technologie beim Graphene Flagship Andrea C. Ferrari in einer auf der ‚MIS-ASIA‘-Website veröffentlichten Pressemitteilung an. „Dieses verbindliche Handbuch wird Forschenden im akademischen Bereich und in der Industrie helfen, ihre großtechnische und reproduzierbare Produktion von Graphen zu planen und dabei auf die Erfahrungen zurückgreifen, die mit Graphen selbst entwickelt wurden“, so Ferrari, der auch einer der Autoren des Handbuchs ist, weiter.

Was steht in dem Handbuch?

Verschiedene Abschnitte des Handbuchs befassen sich mit Techniken zur Zusammensetzung einzelner Komponenten zu komplexeren Strukturen wie Graphen-Nanobändern und Kohlenstoff-Nanomembranen sowie mit Methoden zum Aufbrechen von geschichteten Substanzen wie Graphit. Andere Abschnitte konzentrieren sich auf das Wachstum von Graphen und verwandten Materialien auf verschiedenen Substraten sowie deren Verarbeitung nach dem Wachstum, damit sie auf einer ausgewählten Oberfläche platziert werden können. Chemische Gasphasenabscheidung, Transfertechnologien, das Wachstum bestimmter Schichtmaterialien, Fortschritte bei der Funktionalisierung von Graphen und verwandter Materialien sowie beliebte Charakterisierungstechniken werden in dem informativen Handbuch ebenfalls behandelt. „Der Artikel umfasst die Beschreibung der populärsten Methoden zur Herstellung von Graphen und verwandten Materialien“, erklärt Berichtskoordinatorin und Leiterin des Arbeitspakets für Grundlagenmaterialien beim Graphene Flagship Mar García-Hernández in derselben Pressemitteilung. „Diese Publikation beschreibt auch einige der technologischen Probleme, auf die Nutzende stoßen können, wie z. B. die Verarbeitung von Tinten und den Transfer von Materialien.“ Die Informationen sollen der Leserschaft dabei helfen, die Ergebnisse zu reproduzieren. Die Autorinnen und Autoren zielen darauf ab, das Interesse an Graphen und verwandten Materialien zu wecken und deren Verwendung in einer Vielzahl von neuartigen Anwendungen zu fördern. „Das Verständnis dieser Informationen ist für die Nutzenden essentiell, um Graphen und verwandte Materialien effektiv nutzen zu können, da deren Eigenschaften mit dem Prozess, der zu ihrer Herstellung verwendet wird, zusammenhängen und von diesem beeinflusst werden können. Für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die Graphen und verwandte Materialien erforschen wollen, oder Unternehmen, die diese Materialien in Massenproduktion herstellen wollen, ist dieses Wissen unerlässlich“, merkt García-Hernández an. GrapheneCore1 und GrapheneCore2 endeten 2018 bzw. 2020. Weitere Informationen: Graphene Flagship-Projektwebsite

Schlüsselbegriffe

GrapheneCore1, GrapheneCore2, Graphen, Material, Graphen und verwandte Materialien, Leitfaden, Übersicht

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23 April 2021