Peneliti mengembangkan cara yang lebih efisien dan dapat diandalkan untuk secara elektrik menghubungi graphene

Anonim

Para peneliti dari Space dan Naval Warfare Systems Center Pacific (SSC Pacific) menemukan cara baru untuk secara elektrik mengontak graphene dengan logam cair daripada elektroda kaku seperti emas dan perak. Dengan menggunakan metode baru ini, tim menunjukkan resistansi kontak rendah dengan bahan graphene yang sebanding dengan contoh terbaik yang diterbitkan dalam literatur ilmiah, tetapi dengan keuntungan tambahan seperti fleksibilitas dan biaya rendah.

Perkembangan ini, bersama dengan penelitian inovatif tentang graphene dan deteksi multi-spektral, menghasilkan tim dari lima peneliti, Federal Laboratory Consortium (FLC) Far West Regional Award 2016 dalam kategori Pengembangan Teknologi Terkemuka. SSC Pacific adalah laboratorium penelitian dan pengembangan angkatan laut yang ditugaskan untuk memastikan keunggulan Warfare Informasi.

Sejak penemuannya pada tahun 2004, graphene telah dianggap sebagai bahan masa depan karena sifatnya yang unik dan diinginkan - ringan, fleksibel, dan konduktor listrik yang sangat baik. Lapisan atom karbon tunggal Graphene adalah satu juta kali lebih tipis daripada kertas, namun merupakan bahan yang dikenal paling kuat untuk ukurannya.

Graphene dihasilkan oleh proses yang disebut chemical vapor deposition (CVD). Biasanya, graphene ditumbuhkan pada bahan tembaga selama proses CVD, dan kemudian sampel graphene-copper ditransfer pada substrat yang diinginkan di mana tembaga terukir. Proses etsa ini membutuhkan bahan kimia yang keras, dan sering menyebabkan kontaminasi graphene, membuatnya tidak dapat digunakan. Prosedur baru SSC Pacific menggunakan metode transfer elektrolisis yang lebih bersih yang dengan lembut memisahkan graphene dari tembaga melalui gelembung listrik yang diinduksi dalam air mandi.

Anggota tim SSC Pacific, bekerja sama dengan University of Hawaii College of Engineering, mengambil graphene murni ini dan menggunakan galinstan (logam cair yang tidak beracun) untuk membuat kontak listrik yang bersih dan andal. Karena kemampuan logam cair untuk menyesuaikan diri dengan permukaan, itu membentuk kontak listrik yang lebih baik dengan bahan padat yang mengarah ke hanya tingkat nominal kekasaran permukaan. Penggunaan logam cair memungkinkan para peneliti SSC Pacific dengan cepat membuat prototipe perangkat, yang memungkinkan mereka untuk fokus pada fenomena baru.

Elektroda cairan-logam tidak hanya membuat produksi sensor berbasis-graphene lebih efisien, karakteristik fleksibel elektroda secara signifikan memperluas aplikasi potensial dari material juga.

"Ini istimewa karena memungkinkan kami mengeksplorasi aplikasi ke dalam perangkat yang fleksibel, " kata Richard Ordonez, seorang anggota tim SSC Pacific. "Untuk warfighter, itu berarti material yang fleksibel, transparan, dan optikal."

Penghargaan FLC juga mengakui penelitian inovatif kelompok pada graphene dan deteksi multi-spektral; para peneliti telah membuktikan — untuk pertama kalinya — bahwa graphene dapat dikombinasikan dengan sirkuit terpadu untuk mendeteksi sinyal elektro-magnetik, yang berarti ada potensi untuk produk berbasis graphene yang dapat beralih di antara mode frekuensi yang terlihat, inframerah, dan radio.

Ambil, misalnya, penglihatan pada malam dengan kacamata yang sedang dikembangkan oleh tim graphene. Alih-alih versi besar yang ada saat ini, yang memiliki penglihatan periferal yang buruk dan kemampuan inframerah yang terbatas, kacamata masa depan akan dibuat dari graphene. Mereka akan ringan, sesuai dengan wajah pengguna untuk berbagai visi, dan dapat ditala untuk bekerja dalam berbagai spektrum.

Aplikasi angkatan laut lainnya dari teknologi ini dapat mencakup sensor generasi mendatang, antena yang dapat dikonfigurasi ulang, serta pakaian dan perlengkapan ringan, termasuk bahan kamuflase untuk secara aktif membatalkan sinyal yang masuk. Ada juga banyak peluang untuk penggunaan komersial material, khususnya di pasar wearable.

Anggota tim dihormati dengan penghargaan termasuk Nick Kamin, Dr James Adleman, Cody Hayashi, Richard Ordonez, dan Dr. Carlos Torres.

Deskripsi lebih rinci tentang kemajuan ilmiah di balik penghargaan dapat ditemukan dalam makalah yang diterbitkan dalam Transaksi IEEE pada Perangkat Elektron.

Tambahan penelitian graphene SSC Pacific pada operasi dual-mode transistor elektron berbasis material 2D baru-baru ini diterbitkan dalam Nature's Scientific Reports.

menu
menu