Nottingham Üniversitesi Kimya Fakültesi, Warwick Üniversitesi ve Diamond Light Source’tan bilim insanları, istenen kusurun topolojisini taklit eden Azupyrene başlangıç molekülüyle grafen benzeri filmleri tek adımda büyüttü. Ekip, kusurların çoğu malzemede performansı düşüren hatalar olarak görülmesine karşın, grafende kasıtlı işlevselleştirme aracı olarak kullanıldığını; böylece malzemenin diğer yüzeylere daha iyi yapıştığını, katalitik davranışının güçlendiğini ve gaz algılama hassasiyetinin arttığını aktardı. Ayrıca elektronik ve manyetik özelliklerdeki değişimlerin yarı iletken uygulamaları için yeni imkânlar sunduğu vurgulandı.
TEK ADIMLI SENTEZ
Grafen düzlemsel olarak altıgen halkalarla dizilmiş karbon atomlarından oluşuyor. Çalışmada hedeflenen kusur, komşu 5’li ve 7’li halkalardan meydana gelen bir düzensizlik. Araştırmacılar, benzer düzensiz halkaları doğal olarak içeren Azupyrene topolojisini kullanarak kusurlu grafen filmleri üretti. Büyütme sıcaklığı ayarlanarak nihai malzemedeki kusur yoğunluğu kontrollü biçimde değiştirildi.
SICAKLIKLA AYARLANIR
Manchester Grafen Enstitüsü araştırmacıları, sentezlenen filmlerin farklı yüzeylere aktarılırken kusurlarını koruduğunu gösterdi; bu, laboratuvar ölçeğindeki üretimden gerçek cihaz entegrasyonuna geçişte önemli bir eşik olarak değerlendirildi. Böylece kusurlu grafenin sensör, pil/kapasitör elektrodu ve mikroelektronik yonga süreçlerine uyumlu biçimde taşınabileceği ortaya kondu.
ÇOK YÖNLÜ DOĞRULAMA
Proje, Diamond Light Source (Birleşik Krallık) ve MAX IV (İsveç) ışınım tesislerinde gelişmiş mikroskopi ve spektroskopi teknikleriyle desteklendi; ayrıca Birleşik Krallık’ın ulusal süper bilgisayarı ARCHER2 üzerinde yürütülen hesaplamalı simülasyonlar ile kusurların atomik yapısı, varlığı ve kimyasal/elektronik etkileri detaylı biçimde doğrulandı. Böylelikle tek bir tekniğin veya kurumun tek başına sağlayamayacağı çok katmanlı bir kanıt seti üretildi.
YARI İLETKENLERE KÖPRÜ
Warwick Üniversitesi’nden ekip, başlangıç molekülü ve büyüme koşullarının dikkatle seçilmesiyle kusurların daha kontrollü biçimde eklenebildiğini; atom ölçeğinde görüntüleme, spektroskopi ve kuramsal modelleme birleşimiyle bu kusurların özellik–yapı ilişkilerinin kapsamlı biçimde haritalandığını bildirdi. Araştırmacılar, ‘mükemmel’ grafenin yarı iletken endüstrisinin ihtiyaç duyduğu bant aralığı/taşıyıcı mühendisliğini sınırlayabildiğini; kontrollü kusurlu grafenin ise cihaz uyumluluğunu ve işlevselliği artırabileceğini değerlendiriyor.
