Een nieuwe methode voor het functionaliseren van grafeen

Een internationaal onderzoeksteam met professor Federico Rosei van het Institut national de la recherche scientifique (INRS) heeft een nieuw proces gedemonstreerd om de structuur en eigenschappen van grafeen te wijzigen. Deze chemische reactie, bekend als fotocycloadditie, wijzigt de bindingen tussen atomen met behulp van ultraviolet licht. De resultaten van het onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nature Chemistry.

Grafeen heeft uitstekende fysische, optische en mechanische eigenschappen. Het wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt bij de vervaardiging van transparante touchscreens, in de lucht- en ruimtevaart en in de biogeneeskunde. Dit materiaal heeft echter beperkt gebruik in elektronica.

“Geen enkel ander materiaal heeft eigenschappen die vergelijkbaar zijn met grafeen, maar in tegenstelling tot halfgeleiders die in elektronica worden gebruikt, mist het een bandafstand. In de elektronica is deze kloof een ruimte waarin er geen energieniveaus zijn die kunnen worden ingenomen door elektronen. Toch is het essentieel voor interactie met licht, ”legt professor Federico Rosei van INRS’s Énergie Matériaux Télécommunications Research Centre uit.

“De multidisciplinaire groep van onderzoekers uit Canada, China, Denemarken, Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk is erin geslaagd grafeen aan te passen om een ​​band gap te creëren. Huidig ​​onderzoek is nogal fundamenteel, maar kan de komende jaren gevolgen hebben in de opto-elektronica, zoals in de fabricage van fotodetectoren of op het gebied van zonne-energie. Deze omvatten de fabricage van hoogwaardige fotovoltaïsche cellen voor het omzetten van zonne-energie in elektriciteit, of het veld van nano-elektronica voor de extreme miniaturisatie van apparaten, “zegt professor Rosei.

Deze doorbraak is complementair aan de resultaten die zijn gepubliceerd in Natuurmaterialen, in mei 2020, door een Italiaans-Canadees team van onderzoekers onder leiding van professor Rosei.