Imaginile Terahertz și Graphene deschid calea spre optimizare și industrializare

Cercetătorii emblema Graphene au dezvoltat un nou standard de măsurare pentru analiza grafenului și a materialelor laminate care pot accelera producția și optimiza fabricarea dispozitivelor. Credit: Graphene Flagship

Cercetătorii navelor grafene au dezvoltat un nou standard de măsurare pentru analiza grafen și materiale laminate care pot accelera producția și optimiza fabricarea dispozitivelor.

Scanările cu raze X au revoluționat tratamentele medicale, permițându-ne să vedem în interiorul oamenilor fără intervenție chirurgicală. În mod similar, spectroscopia terahertz pătrunde în filmele de grafen permițând oamenilor de știință să realizeze hărți detaliate ale calității lor electrice fără a deteriora sau a contamina materialul. Flagship Flagene a reunit cercetători din mediul academic și din industrie pentru a dezvolta și matura această tehnică analitică, iar acum este pregătit un nou instrument de măsurare pentru caracterizarea grafenului.

Efortul a fost posibil datorită mediului de colaborare oferit de consorțiul european Graphene Flagship, cu participarea oamenilor de știință din partenerii Graphene Flagship DTU, Danemarca, IIT, Italia, Universitatea Aalto, Finlanda, AIXTRON, Marea Britanie, imec, Belgia, Graphenea, Spania, Varșovia, Polonia și Thales R&T, Franța, precum și asociați din China, Coreea și SUA

Grafenul este adesea „intercalat” între multe straturi și diferite materiale pentru a fi utilizat în dispozitivele electronice și fotonice. Acest lucru complică procesul de evaluare a calității. Spectroscopia Terahertz facilitează lucrurile. Imagini de materiale încapsulate și dezvăluie calitatea grafenului în jos, expunând imperfecțiunile în punctele critice ale procesului de fabricație. Este o tehnologie rapidă, nedistructivă, care sondează proprietățile electrice ale grafenului și ale materialelor laminate, fără a fi nevoie de contact direct.

Dezvoltarea tehnicilor de caracterizare, cum ar fi spectroscopia terahertz, este esențială pentru accelerarea producției pe scară largă, deoarece acestea asigură faptul că echipamentele alimentate cu grafen sunt fabricate într-un mod stabil și previzibil, fără defecte. Controlul calității precede încrederea. Datorită altor dezvoltări inițiate de Graphene Flagship, cum ar fi producția roll-to-roll de grafen și materiale laminate, tehnologia de fabricație este gata să facă următorul pas. Spectroscopia Terahertz ne permite să creștem producția de grafen fără a pierde atenția de calitate.

Imaginile Terahertz ale lui Graphen deschid calea spre industrializare

Spectroscopia Terahertz pătrunde în filmele de grafen permițând oamenilor de știință să realizeze hărți detaliate ale calității lor electrice fără a deteriora sau a contamina materialul. Credit: Peter Bøggild (Graphene Flagship / DTU)

„Aceasta este tehnica de care aveam nevoie pentru a se potrivi cu nivelurile de producție de mare randament permise de Graphene Flagship”, explică Peter Bøggild de la Graphene Flagship DTU partener. “Suntem încrezători că spectroscopia terahertz în producția de grafen va deveni la fel de rutină ca scanările cu raze X în spitale”, adaugă el. “De fapt, datorită spectroscopiei terahertz, puteți compune cu ușurință probe de grafen pe o scară de metru fără a le atinge, ceea ce nu este posibil cu alte tehnici de nivel superior.” Mai mult, Graphene Flagship studiază în prezent modul de aplicare a spectroscopiei terahertz direct pe liniile de producție roll-to-roll de grafen și accelerarea imaginii.

Cooperarea a fost esențială pentru această realizare. Cercetătorii navelor grafene din instituțiile academice au lucrat îndeaproape cu producători de grafen de frunte, cum ar fi partenerii emblematici Graphene AIXTRON, Graphenea și IMEC. „Acesta este cel mai bun mod de a ne asigura că soluția noastră este relevantă pentru utilizatorii noștri finali, companii care produc grafen și materiale laminate la scară industrială”, spune Bøggild. „Publicația noastră este un studiu de caz cuprinzător care evidențiază versatilitatea și fiabilitatea spectroscopiei de control al calității terahertz și ar trebui să-i ghideze pe colegii noștri în aplicarea tehnicii pe multe substraturi industriale importante precum siliciu, safir, carbură de siliciu și polimeri.” el adauga.

Stabilirea standardelor este un pas important în dezvoltarea oricărui material nou, pentru a ne asigura că este sigur, solid și va oferi o performanță fiabilă și durabilă. Acesta este motivul pentru care Graphene Flagship are un grup de lucru dedicat concentrării asupra standardizării grafenului, măsurării și tehnicilor analitice și proceselor de producție. Noua metodă dezvoltată pentru spectroscopie terahertz este pe cale să devină o specificație tehnică standard, grație muncii Comitetului de standardizare a navelor grafene. „Acest lucru va accelera cu siguranță achiziția acestei noi tehnologii, deoarece va descrie modul în care analiza și compararea probelor de grafen pot fi realizate într-un mod reproductibil”, explică Peter Jepsen de la Graphene Flagship Partner DTU, care este coautor al studiului. „Spectroscopia Terahertz este un alt pas pentru creșterea încrederii în produsele activate de grafen”, conchide el.

Amaia Zurutuza, coautor și director științific la Graphenea partener Graphene Flagship, spune: „La Graphenea, suntem convinși că imagistica terahertz poate permite dezvoltarea tehnicilor de control al calității capabile să se adapteze cerințelor de rulare a producției și să ofere informații adecvate privind calitatea grafenului. , care este esențial pe drumul nostru către industrializarea cu succes a grafenului. “

Thurid Gspann, președintele Comitetului de standardizare a grafenului, spune: „Acest terahertz [spectroscopy] se așteaptă ca tehnica să fie adoptată pe scară largă de către industrie. Nu necesită nicio pregătire specială a eșantionului și este o tehnică de cartografiere care permite analizarea suprafețelor mari într-un mod eficient în timp. “

Marco Romagnoli, șeful diviziei emblematice a grafenului pentru integrarea electronică și fotonică, adaugă: „Instrumentul spectroscopic terahertz pentru aplicații la scară de masă este un sistem de nivel înalt, TRL ridicat, pentru a caracteriza mase multistrat care conțin grafic CVD. Funcționează într-un timp scurt și mai bine precizie, și oferă parametri cheie de interes, cum ar fi mobilitatea purtătorului, conductivitatea, timpul de livrare și densitatea purtătorului. Această realizare tehnică de înaltă valoare este, de asemenea, un exemplu al avantajului de a face parte dintr-un mare proiect de colaborare precum Graphene Flagship. ”

Andrea C. Ferrari, ofițer științific și tehnologic de la Graphene și președinte al comisiei sale de management, adaugă: „Din nou, cercetătorii de la Graphene Flagship inițiază o nouă tehnică de caracterizare pentru a facilita dezvoltarea tehnologiei grafenului. Acest lucru ne ajută să avansăm constant pe inovația noastră și pe harta tehnologică și vom beneficia de absorbția industrială a grafenului într-o gamă largă de aplicații. “

Referințe: „Studii de caz ale caracterizării electrice a grafenului din spectroscopie de câmp cu timp terahertz” de Patrick R Whelan, Binbin Zhou, Odile Bezencenet, Abhay Shivayogimath, Neeraj Mishra, Qian Shen, Bjarke S Jessen, Iwona Pasternak, David MA Ji, Cunzhi Sun, Pierre Seneor, Bruno Dlubak, Birong Luo, Frederik W Østerberg, Deping Huang, Haofei Shi, Da Luo, Meihui Wang, Rodney S Ruoff, Ben R Conran, Clifford McAleese, Cedric Huyghebaert, Steven Brems, Timothy J Booth, Ilargi Napal , Wlodek Strupinski, Dirch H Petersen, Steven Forti, Camilla Coletti, Alexandre Jouvray, Kenneth BK Teo, Alba Centeno, Amaia Zurutuza, Pierre Legagneux, Peter U Jepsen și Peter Bøggild, 17 februarie 2021, Material 2D.
DOI: 10.1088 / 2053-1583 / abdbcb

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.