Cara Membuat Grafena

Grafena – lapisan tunggal atom karbon datar – dapat mengangkut elektron dengan kecepatan luar biasa, menjadikannya bahan yang menjanjikan untuk perangkat elektronik. Sampai saat ini, para peneliti hanya mampu membuat serpihan kecil dari material, dan hanya dalam jumlah kecil. Namun, peneliti Universitas Rutgers telah mengembangkan cara mudah untuk membuat film grafena transparan yang lebarnya beberapa sentimeter dan tebalnya satu hingga lima nanometer.



Proses yang fleksibel: Metode fabrikasi baru yang dikembangkan oleh para peneliti di Rutgers University dapat menyimpan film graphene – lembaran karbon setebal atom – pada hampir semua substrat, termasuk plastik fleksibel yang ditunjukkan di sini. Film dapat digunakan dalam transistor film tipis atau sebagai elektroda konduktif untuk sel surya organik.

Film tipis graphene dapat memberikan pengganti yang murah untuk elektroda oksida timah indium konduktif yang transparan yang digunakan dalam sel surya organik. Mereka juga bisa menggantikan transistor film tipis silikon yang umum di layar tampilan. Grafena dapat mengangkut elektron sepuluh kali lebih cepat daripada silikon, sehingga transistor berbasis grafena dapat bekerja lebih cepat dan mengkonsumsi lebih sedikit daya. (Lihat Transistor Grafena dan Transistor Grafena yang Lebih Baik.)





Faktanya, profesor sains dan teknik material Rutgers Manish Chhowalla dan rekan-rekannya menggunakan film graphene mereka untuk membuat transistor prototipe dan panggilan surya organik. Baru-baru ini Nanoteknologi Alam kertas , mereka menunjukkan bahwa mereka dapat menyimpan film transparan pada substrat apa pun, termasuk kaca dan plastik fleksibel. Chhowalla mengatakan bahwa metode ini dapat diadaptasi ke skala yang lebih besar untuk melapisi meter dan meter substrat dengan film graphene, menggunakan pemrosesan roll-to-roll, teknik yang dikembangkan untuk membuat sirkuit elektronik besar yang fleksibel.

Sebaliknya, teknik saat ini untuk membuat graphene menghasilkan material dalam jumlah kecil, hanya cocok untuk penggunaan eksperimental. Salah satu teknik umum disebut metode pita Scotch, di mana selembar pita digunakan untuk mengupas serpihan graphene dari sepotong grafit, yang pada dasarnya adalah tumpukan lembaran graphene. Ini menghasilkan fragmen graphene berukuran mikrometer, yang ditempatkan di antara elektroda untuk membuat transistor. Tetapi jika Anda berbicara tentang perangkat skala besar, Anda ingin membuat [lembar] makroskopik, kata Hannes Schniepp , seorang peneliti graphene di Universitas Princeton. Untuk itu, Anda perlu memandu perakitan potongan graphene yang lebih kecil di area yang luas, kata Schniepp, persis seperti yang dilakukan para peneliti Rutgers.

Para peneliti memulai dengan membuat suspensi serpihan graphene oxide. Mereka mengoksidasi serpihan grafit dengan asam sulfat atau nitrat. Ini memasukkan atom oksigen di antara lembaran graphene individu dan memaksanya terpisah, menghasilkan lembaran oksida graphene, yang tersuspensi dalam air.



Suspensi disaring melalui membran yang memiliki pori-pori selebar 25 nanometer. Air melewati pori-pori, tetapi serpihan graphene oxide, yang masing-masing memiliki lebar beberapa mikrometer dan tebal sekitar satu nanometer, menutupi pori-pori. Ini terjadi dengan cara yang diatur, kata Chhowalla. Ketika serpihan menutupi pori, air diarahkan ke tetangganya yang tidak tertutup, yang pada gilirannya akan tertutup, sampai serpihan didistribusikan ke seluruh permukaan. Metode ini memungkinkan Anda untuk menyimpan satu lapis graphene, kata Chhowalla. [Ini] menghasilkan film yang hampir seragam diendapkan pada membran. Para peneliti menempatkan sisi membran yang dilapisi film pada substrat, seperti kaca atau plastik, dan membersihkan membran dengan aseton. Akhirnya, mereka mengekspos film ke bahan kimia yang disebut hidrazin, yang mengubah oksida graphene menjadi graphene.

James Tour , seorang profesor kimia di Rice University, mengatakan bahwa ini tentu saja merupakan metode termudah yang pernah saya lihat untuk membuat [film tipis graphene] di area yang luas. Dia berpikir bahwa proses tersebut dapat dengan mudah diubah menjadi teknik manufaktur skala komersial yang lebih besar. Ini sangat setuju untuk produksi cepat, katanya. Tidak perlu banyak waktu untuk menghasilkan barang-barang ini … dan mencakup area yang luas.

Chhowalla dan rekan-rekannya mengontrol ketebalan film dengan mengubah volume suspensi. Volume 20 mililiter menghasilkan film yang sebagian besar memiliki ketebalan satu hingga dua nanometer, sedangkan suspensi 80 mililiter menghasilkan film dengan ketebalan terutama tiga hingga lima nanometer. Film yang lebih tipis 95 persen transparan. Para peneliti telah menggunakan film sebagai elektroda transparan dalam sel surya organik. Mereka juga membuat transistor dengan menempatkan film mereka pada substrat silikon dan meletakkan elektroda emas di atasnya.

Film graphene membutuhkan lebih banyak pekerjaan. Saat ini, transistor tidak membawa arus sebanyak yang terbuat dari serpihan graphene individu, yang, para peneliti berspekulasi, adalah karena serpihan yang tumpang tindih dalam film mereka. Untuk transistor berkualitas tinggi, mereka perlu membuat film graphene satu lapis tanpa tumpang tindih. Mereka juga perlu meningkatkan konduktivitas film mereka: oksida timah indium masih ratusan kali lebih konduktif. Sel surya organik dengan elektroda oksida timah indium memiliki efisiensi antara 3 persen dan 5 persen. Dengan elektroda film tipis graphene, kami mendapatkan 0,1 persen, kata Chhowalla, tetapi ini adalah perangkat bukti konsep dan tentu saja akan meningkat seiring waktu.



cara membuat etenol

Tour percaya bahwa film ini menjanjikan lebih banyak sel surya organik daripada transistor. Banyak peneliti juga mempelajari film karbon nanotube sebagai cara untuk menggantikan lapisan oksida timah indium pada sel surya. Tapi Tour mengatakan bahwa graphene mungkin lebih mudah daripada menggunakan nanotube karbon karena ketersediaan material yang lebih besar. Industri mungkin juga merasa lebih mudah untuk mengadopsi graphene karena kekhawatiran beberapa orang tentang efek nanotube karbon terhadap lingkungan.

bersembunyi

Teknologi Aktual

Kategori

Tidak Dikategorikan

Teknologi

Bioteknologi

Kebijakan Teknologi

Perubahan Iklim

Manusia Dan Teknologi

Bukit Silikon

Komputasi

Majalah Berita Mit

Kecerdasan Buatan

Ruang Angkasa

Kota Pintar

Blockchain

Cerita Fitur

Profil Alumni

Koneksi Alumni

Fitur Berita Mit

1865

Pandangan Ku

77 Jalan Massal

Temui Penulisnya

Profil Dalam Kemurahan Hati

Terlihat Di Kampus

Surat Alumni

Berita

Pemilu 2020

Dengan Indeks

Di Bawah Kubah

Pemadam Kebakaran

Cerita Tak Terbatas

Proyek Teknologi Pandemi

Dari Presiden

Sampul Cerita

Galeri Foto

Direkomendasikan