Grafeen valt te maken uit ‘prik’

Grafeen gevormd uit 'prik' (koolzuur)

Met een opdampingstechniek wordt er grafeen gevormd op de koperplaat (l) (afb: univ. van Illinois)

Grafeen, de bijzondere tweedimensionale vorm van koolstof, krijgt allerlei mooie eigenschappen en een fraaie toekomst toegedicht. Da’s mooi, maar een wezenlijk aspect zou hierbij roet in het eten kunnen gooien. Als het materiaal echt zo succesvol zal zijn als verwacht, dan zal het ook op een niet al te vieze en ingewikkelde wijze in grotere hoeveelheden moeten worden bereid. Labproefjes zijn leuk en nuttig, maar daarmee kun je de beloften niet waarmaken. Nu schijnt het dat onderzoekers van de universiteit van Illinois (VS) grafeen maken uitgaande van sodawater (prik, zou ik zeggen, want daar gaat het om). Dat is een schonere manier dan die waarmee tot nu toe grafeen wordt bereid, beweren de onderzoekers. Lees verder

Rutheniumelektrode geeft brandstofcellen meer pit

Rutheniumgrafeenkats voor brandstofcellen

Grafeen met rutheniumatomen, elk omringd door vier stikstofatomen (blauw), zou prima elektrodemateriaal zijn voor brandstofcellen (afb: Chris Zhang)

Brandstofcellen zouden meer ‘pit’ hebben gekregen door rutheniumatomen te koppelen aan grafeen. Daardoor zouden ze vrijwel zo goed presteren als de dure brandstofcellen met platina-elektrodes, de ‘gouden’ standaard. Lees verder

Nieuwe koolstofvorm is sterk én elastisch

Glaskoolstof levert nieuw koolstofmateriaal op

Zo ziet het er ongeveer uit: diamantachtige bindingen (rood) gecombineerd met grafietachtige (zwart) (afb:Timothy Strobel

Koolstof is een opmerkelijk element, dat in staat is allerlei bindingen aan te gaan. Zo zijn er welhaast oneindig veel organische verbindingen, verbindingen waarbij koolstof het hoofdbestanddeel vormt, maar ook als koolstof alleen opereert kent dit element diverse verschijningsvormen. Zo kennen we het keiharde diamant, maar ook het zachte grafiet. Grafeen en fullerenen zijn relatief nieuwe (nieuw ontdekte) vormen van koolstof en lijkt het er op of aan dat rijtje een nieuw lid kan worden toegevoegd: die vorm is uiterst sterk, licht, maar ook elastisch en elektrisch geleidend. Die biedt uitzicht op een breed spectrum aan toepassingen, al zal de prijs van de ‘glaskoolstof’ niet mild zijn.. Lees verder

Chemische reactie met elektronenmicroscoop ‘gefilmd’

Transmissie-elektronenmicroscoop gebruikt om chemische reactie te 'filmen'

Andreï Chlovistov kijkt naar de reactie van grafeen met een polymeer (afb: univ. van Nottingham)

Onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Nottingham, zijn er in geslaagd chemische reacties op molecuulniveau vast te leggen met behulp van een transmissie-elektronenmicroscoop (TEM). De elektronenbundel die daarbij een rol speelt, blijkt ook gebruikt te kunnen worden als energiebron voor de/een reactie en/of om een reactie te sturen. Het idee van de onderzoekers is dat deze beeldtechniek annex energieleverancier de ontwikkeling van nieuwe materialen een flinke por kan geven, maar wetenschappers ook meer kan vertellen over de fundamenten van de scheikunde. Lees verder

Lithiumionbatterij ontwikkeld die niet in de fik vliegt

Beschermlaag tegen ontploffen lithiumionbatterij

De kartelige nikkeldeeltje ingebed in polyetheen (afb: Zhen Cheng)

Na is het natuurlijk niet zo dat een lithiumionbatterij om de haverklap in de fik vliegt of ontploft, maar het schijnt toch nog wel eens te gebeuren. Onderzoekers van de Amerikaanse Stanford-universiteit hebben een manier bedacht om die oververhitting tegen te gaan. Als die batterij te warm wordt, dan schakelt de Stanford-vinding de batterij uit. Zodra die weer is afgekoeld kan hij/zij weer stroom leveren. De truc zit ‘m in een kunststoflaag met nikkeldeeltjes. Lees verder

Kobalt/grafeen-katalysator bijna net zo goed als platina

Kobal/grafeen-katalysator

Een 15 micron dun velletje kobalt/grafeen-materiaal (afb: Rice-universiteit)

Platina is een veel gebruikte katalysator in de chemische industrie, onder, veel, meer bij het splitsen van water in waterstof en zuurstof. Onderzoekers van, onder meer, de Amerikaanse Rice-universiteit hebben een kobalt/grafeen-katalysator in elkaar geknutseld, die dat bijna net zo goed zou doen als platina, maar alleen een stuk minder duur is. Lees verder

Grafeen vormt team met silicium en perovskiet in zonnecellen

Zonnecel silicium/perovskiet

De opbouw van de ‘dubbelcel’ (perovskiet/silicium). Het perovskiet schijnt de zwarte laag te zijn (afb: F. Lang HZB)

Onderzoekers van het Helmholtz-centrum in Berlijn hebben een proces ontwikkeld om de kwetsbare perovskietlagen te bedekken met grafeen als contactmateriaal. In combinatie met silicium zou deze meerlaagse zonnecel een groter deel van het zonnespectrum omzetten in elektrische energie. Lees verder

Grafeen kan elektronica versnellen (en verkleinen)

Processorchip

De verbindingen tussen de miljoenen transistoren op een processorchip zijn van koper, bedekt met een isolerende tantaalnitride. Door dat nitride te vervangen door grafeen zouden de prestaties van de processors behoorlijk op kunnen knappen. (afb: Geralt)

Al vaker is het einde van het siliciumtijdperk aangekondigd, zowel in de elektronica als bij zonnecellen, maar kiezel houdt nog steeds fier stand. Wat in het lab lukt, lukt nog niet in de fabriek, maar ik probeer het maar weer (nu) op gezag van onderzoekers aan de Stanford-universiteit: grafeen, die platte koolstofvorm, gaat de processor versterken, dat hart van een elektronisch systeem. Het grafeen zou de koperverbindingen tussen de transistoren op de processorchip kunnen opvoeren, sneller maken, dus. Dat zou vooral gelden voor de processor van morgen, op voorwaarde dat grafeen te hanteren is in een grootschalig productieproces… Lees verder

Vierkant ijs

Vierkant ijs

Vierkant ijs, gevormd tussen twee grafeenlagen, ‘gekiekt’ met een transmissie-elektronmicroscoop. De donkere vlekken zijn zuurstofmoleculen, die de plaats van het watermolecuul markeren. Rechtsboven een vergroting (afb: univ.v.Ulm)

Water is een gekke stof. De chemische samenstelling is uiterst simpel: twee waterstofatomen en een zuurstofatoom. Toch heeft water een groot aantal vreemde eigenschappen. Zo is vast water lichter dan vloeibaar water, waar vaste stoffen meestal zwaarder zijn dan hun vloeibare vorm. Met behulp van grafeen hebben onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Ulm (D) vierkant ijs gemaakt. Dat ontbrak er nog aan.
Lees verder

Grafeen uit de fabriek (?)

Grafeenproductie op industriële schaal

Opnamen met de rastertunnelmicroscoop (STM) laten zien dat op koperoxide (CuOx) het grafeen keurig netjes aangroeit (afb: Nano Letters)

Onderzoekers van, onder meer, de Rijksuniversiteit Groningen hebben een proces ontwikkeld waarmee het ‘wondermateriaal’ grafeen ook op industriële schaal zou zijn te produceren.
Lees verder