Grafen blev opdaget i 2004, da de to russiske nobelpristagere Andre Geim og Kostya Novoselov en fredag aften eksperimenterede med tape og et stykke grafit. Med klisterbåndet rev de flager af grafitten, og da de bagefter pressede tapen mod en skive silicium, opdagede de, at nogle af de flager, der smittede af, bestod af blot et enkelt lag kulstofatomer. (Kilde: videnskab.dk) Foto: Colourbox

Af redaktionen/tib 19. februar 2019 09:22

Forskere ved Syddansk Universitet er som de første lykkedes med at tæmme det vilde vidundermateriale grafen, hvilket åbner helt nye muligheder for fremstilling af elektronik i nanostørrelse. Det oplyser universitetet på sin hjemmeside.

Grafen, der ved et tilfælde blev undfanget i 2004 på University of Manchester, består af kulstofatomer, og er ultratyndt. Faktisk er det kun ét atom tykt, hvilket gør det til en fremragende strømleder, men desværre også ualmindeligt svært at styre.

- Grafen er et fantastisk materiale, som jeg tror kommer til at spille en helt afgørende rolle i at lave nye former for elektronik. Problemet er bare at det er forbløffende svært at styre de elektriske egenskaber når vi laver mønstre i det. Og dermed frarøves vi det allervigtigste værktøj i vores værktøjskasse, siger Peter Bøggild som er professor på DTU Fysik. Sammen med kolleger fra blandt andet Aalborg Universitet har han forfattet en artikel om den nye opdagelse, der netop er offentliggjort i tidsskriftet Nature Nanotechnology.

Et spørgsmål om præcision

På Center for Nanostructured Graphene, har en af de helt store opgaver siden centerets åbning i 2012 været at studere, designe og tilpasse de elektriske egenskaber af nanostruktureret grafen. Det har vist sig at være forbløffende vanskeligt, da selv små variationer, fejl og urenheder har ødelæggende indvirkning på egenskaberne.

- Når du laver mønstre i et materiale, så ændrer du dets egenskaber. Men det vi har set gennem mange år er, at selvom vores grafen ser fin ud på billeder, så er der nok ruhed af kanterne til at materialet ikke længere opfører sig som grafen. Det svarer lidt til at lave et meget fint vandrør, der på grund af for grove fremstillingsprocesser ender med at være tilstoppet. Det ligner et vandrør udenpå, men vandet kan kun sive igennem, ikke løbe frit. For nanoelektronik er det katastrofalt, fortæller Peter Bøggild.

Det er det problem, de to postdocs fra DTU Fysik, Bjarne Jessen og Lene Gammelgaard, nu har løst ved at pakke grafen ind i heksagonalt bor-nitrid. Heksagonalt bor-nitrid minder meget om grafen, men er en elektrisk isolator, der er kendt for at give den bedste beskyttelse af de elektriske egenskaber. Dernæst har de to forskere ætset bittesmå og tætsiddende huller igennem det beskyttende lag af bor-nitrid, og med stor præcision gjort det muligt at sende strøm igennem, der er 100-1000 gange højere end den, man normalt opnår for så små strukturer. Og ifølge Peter Bøgild er der ingen tvivl om, at den nye opdagelse åbner for et utal af muligheder.

- Mange forskere havde for længst opgivet at lave nanolitografi i grafen på denne skala, og det er noget af en ”roadblock” i forhold til grafens potentiale for at levere fremtidens elektronik. Nu har de unge forskere i mit team fundet ud af, hvordan det kan gøres – så man kan sige at forbandelsen er brudt. Der er mange andre udfordringer, men det at vi nu kan skræddersy grafens elektroniske egenskaber, er et stort skridt på vejen til at skabe ny elektronik i ekstremt små dimensioner, siger professoren.