Malafide netwerk?

Grafeen kun je kweken op koperoxide, en dan gedraagt het zich net alsof dat oxide er niet onder ziet. Dankzij deze ontdekking denken Groningse onderzoekers nu eindelijk grafeen op grote schaal in elektronische schakelingen te kunnen verwerken, schrijven ze in Nano Letters.

Dat kweken gaat via ‘chemical vapor deposition’ (CVD). Je laat damp van een koolstofhoudende grondstof, zoals methaan, in contact komen met een katalytisch actief oppervlak. De grondstof verbrandt als het ware en er blijft een dun koolstoflaagje op het metaal achter. Dat dit prima lukt op overgangsmetalen zoals koper, is allang bekend. Alleen beïnvloedt zo’n metallische ondergrond de elektronen in het grafeen, en dus ook de veelgeprezen elektronische eigenschappen van het wondermateriaal. Afpellen leek tot nu toe de enige oplossing, maar ze je grafeen daarbij maar eens heel te houden.

Dat een ondergrond van niet-geleidend metaaloxide dit nadeel niet zou vertonen, was een hoopvolle gedachte. Alleen wist niemand of je wel grafeen op een metaaloxide zou kúnnen kweken.

Totdat onderzoekers Meike Stöhr en Petra Rudolf van het Zernike Institute for Advanced Materials van de RUG het drie jaar geleden per ongeluk gewoon deden. ‘Toen we op een keer een monster met grafeen op koper analyseerden zagen we iets vreemds’, vertelt Stöhr achteraf. Het leek er sterk op dat een deel van het koperoppervlak was geoxideerd en dat daar ook gewoon grafeen op groeide.

Inmiddels zijn Stöhr, Rudolf en promovendus Stefano Gottardi zo ver dat ze ook doelbewust grafeen kunnen laten groeien op koperoxide. En in Nano Letters melden ze nu dat die twee materialen dan inderdaad volledig ‘ontkoppeld’ zijn, en elkaar niet beïnvloeden.

Stöhr houdt nog een slag om de arm: ‘Andere laboratoria moeten onze bevindingen nog wel reproduceren en er zal nog een flinke inspanning nodig zijn om de groeicondities van het grafeen te verbeteren.’

Maar in principe moet het dus mogelijk zijn om op een gaaf koperoxide-kristaloppervlak een groot stuk gaaf grafeen te laten groeien, met lithografische technieken die de elektronica-industrie nu al in huis heeft.

bron: RUG