6月 25, 2024

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エンジニアが世界を変える可能性のある「驚異の素材」グラフェンを作る新しい方法を発見

エンジニアが世界を変える可能性のある「驚異の素材」グラフェンを作る新しい方法を発見

エンジニアたちは、「驚異の素材」グラフェンを製造する新しい方法を発見し、ついにグラフェンの可能性を最大限に活用できるようになりました。

2004 年に炭素原子の単層を作成することによってこの物質が発見されたとき、科学者たちはこの物質が潜在的な革命であると歓迎しました。 非常に導電性が高く強力であるため、エネルギー貯蔵から医療機器や個人用電子機器に至るまで、あらゆるものを変革できる可能性があると専門家は述べています。

しかし、この可能性は完全に実現されることはありませんでした。 これは、きれいに大規模に作るのが難しいことが一つの理由です。

(AFP(ゲッティイメージズ経由))

問題の1つは、不純物を含まずにきれいに作るのが難しいことです。 しかし、研究者らは、新しいプロセスにより、クリーンで還元可能な方法でグラフェンを製造できると述べている。

彼らは、グラフェンの品質が酸素に関連していることを発見するために取り組んでこれを実現しました。 周囲にわずかでも酸素が存在すると、グラフェンの成長速度に大きな影響を及ぼし、使用できなくなる可能性があります。

コロンビア大学の主任研究員ジェームス・ホーン氏は、「成長プロセスからほぼすべての酸素を除去することが、高品質で再現性のあるCVDグラフェン合成を達成する鍵であることを示した」と述べた。 「これは大規模なグラフェン生産に向けたマイルストーンです。」

エンジニアは伝統的に 2 つの方法でグラフェンを製造してきました。 1 つ目は、粘着テープを使用して、グラフェンとして使用できるほど薄くなるまでグラファイトの層を剥がし、きれいなサンプルを生成しますが、規模が小さいため工業的に使用することは不可能です。

もう 1 つは、より多くの生産を可能にし、CVD 成長として知られています。 これには、メタンなどの炭素含有ガスを信じられないほどの高温で銅の表面に通すことが含まれます。これにより、メタンが崩壊し、グラフェンの層内で炭素原子が強制的に再配列されます。

これにより、大きさがメートルに達することが可能になります。 しかし、信頼できる品質にも問題がありました。

研究者らは、このプロセスに酸素が存在すると、プロセスが遅くなったり、グラフェンがエッチングされたりする可能性があることをすでに発見しています。 それ以来、エンジニアは酸素を制御し、酸素によるプロセスの侵害を防ぐ新しいシステムの構築を試みてきました。

現在、科学者らはこのプロセスを大幅に改善し、グラフェンをより速く確実に成長できるようになったと述べている。 彼らは、製造されたグラフェンが、大規模な使用を可能にするために必要な挙動をすべて示していることを発見しました。

この研究は、同誌に掲載された「無酸素化学気相成長による再現可能なグラフェン合成」と題された新しい論文で報告されています。 自然

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