Uusi hiilimuoto, jolla on potentiaalia elektroniikkaan

Grafyyni on hiilen kiteinen muoto, joka eroaa sekä timantista että grafiitista. Toisin kuin timantilla, jossa jokaisella atomilla on neljä välitöntä naapuria, tai grafiitilla, jossa jokaisessa atomissa on niitä kolme, grafyynin rakenteessa yhdistyvät kaksi- ja kolmikoordinaattiset hiilet.

Laskennalliset mallit viittaavat siihen, että grafyynillä on erittäin vakuuttavia elektronisia, mekaanisia ja optisia ominaisuuksia. Sen ennustetaan olevan puolijohde, jonka kaistaväli on sopiva elektronisille rakenteille ja erittäin korkea varauskantajien liikkuvuus ylittää huomattavasti piin. Lisäksi sen lopullinen lujuus on verrattavissa grafeeniin.

Grafyynin sovelluksia hiilielektroniikassa, energian talteenotossa ja varastoinnissa, kaasunerotuksissa ja katalyysissä on ehdotettu. Vaikka grafyyni ennustettiin ensimmäisen kerran teoreettisesti yli kolme vuosikymmentä sitten, sen synteesi jäi vaikeaksi.

Case Western Reserve Universityn Rodionov-ryhmä kehitti ensimmäisen käytännön grafyynin synteesin vuonna 2022.

Nyt julkaistussa uudessa artikkelissa Rodionov-ryhmä ja kansainvälinen yhteistyökumppaniryhmä Texas Dallasin yliopistosta, Georgia Institute of Technologysta, Deakinin yliopistosta (Australia) ja Campinasin yliopistosta (Brasilia) kuvaavat grafyynin muuttumista täysin erilaiseksi hiilen muodoksi.

Tämä muunnos eliminoi täysin kaikki kaksikoordinaatiset asetyleenihiilet grafyynistä, mutta silti se säilyttää kerrosrakenteen. Muunnos muuttaa myös materiaalin kaistaväliä.

Tämä havainto voi mahdollistaa tulevien tekniikoiden valmistuksen täysin hiilipohjaisten elektronisten sirujen suorituskykyyn, jota nykyinen piitekniikka ei pysty saavuttamaan.

Aiheesta aiemmin:

Uusi ihme- ja kvanttimateriaali