Les scientifiques ont enregistré la formation de graphène induit par laser à l'aide d'un petit laser monté sur un microscope électronique à balayage. Crédit :Tour Group/Rice University
Vous n'avez pas besoin d'un gros laser pour fabriquer du graphène induit par laser (LIG). Les scientifiques de l'Université Rice, l'Université du Tennessee, Knoxville (UT Knoxville) et le Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL) utilisent un très petit faisceau visible pour brûler la forme mousseuse du carbone en motifs microscopiques.
Les laboratoires du chimiste Rice James Tour, qui a découvert la méthode originale pour transformer un polymère commun en graphène en 2014, et le scientifique des matériaux du Tennessee/ORNL, Philip Rack, ont révélé qu'ils peuvent désormais observer la forme du matériau conducteur alors qu'il fait de petites traces de LIG dans un microscope électronique à balayage (MEB).
Le processus modifié, détaillé dans l'American Chemical Society Matériaux et interfaces appliqués ACS , crée LIG avec des fonctionnalités plus de 60% plus petites que la version macro et presque 10 fois plus petites que celles généralement obtenues avec l'ancien laser infrarouge.
Les lasers de faible puissance rendent également le processus moins coûteux, Tour dit. Cela pourrait conduire à une production commerciale plus large d'électronique flexible et de capteurs.
"Une clé pour les applications électroniques est de faire des structures plus petites afin que l'on puisse avoir une densité plus élevée, ou plusieurs appareils par unité de surface, " Tour a dit. " Cette méthode nous permet de faire des structures qui sont 10 fois plus denses que nous faisions autrefois. "
Pour prouver le concept, le laboratoire a fabriqué des capteurs d'humidité flexibles, invisibles à l'œil nu et directement fabriqués sur polyimide, un polymère commercial. Les appareils étaient capables de détecter la respiration humaine avec un temps de réponse de 250 millisecondes.
« Ceci est beaucoup plus rapide que le taux d'échantillonnage de la plupart des capteurs d'humidité commerciaux et permet de surveiller les changements d'humidité locaux rapides qui peuvent être causés par la respiration, " a déclaré l'auteur principal de l'article, Le chercheur postdoctoral Rice Michael Stanford.
Des scientifiques de l'Université Rice et du Laboratoire national d'Oak Ridge ont utilisé un petit laser monté sur un microscope électronique à balayage pour former des points et des traces de graphène conducteur sur un polymère. La technique crée du graphène induit par laser avec des caractéristiques plus de 60 % plus petites que la version macro et presque 10 fois plus petites que celles généralement obtenues avec un laser infrarouge. Crédit :Tour Group/Rice University
Les lasers plus petits pompent la lumière à une longueur d'onde de 405 nanomètres, dans la partie bleu-violet du spectre. Ceux-ci sont moins puissants que les lasers industriels que le groupe Tour et d'autres dans le monde utilisent pour graver du graphène en plastique, papier, du bois et même de la nourriture.
Le laser monté sur SEM ne brûle que les cinq premiers microns du polymère, écriture de caractéristiques de graphène aussi petites que 12 microns. (Un cheveu humain, par comparaison, est de 30 à 100 microns de large.)
Travailler directement avec ORNL a permis à Stanford de capitaliser sur l'équipement de pointe du laboratoire national. "C'est ce qui a rendu possible cet effort commun, ", a déclaré la tournée.
Une image au microscope électronique à balayage montre deux traces de graphène induit par laser sur un film de polyimide. Un laser monté sur le microscope a été utilisé pour graver les motifs dans le film. La technique est prometteuse pour le développement de l'électronique flexible. Crédit :Tour Group/Rice University
"J'ai fait beaucoup de mes recherches de doctorat à l'ORNL, j'étais donc au courant des excellentes installations et des scientifiques et de la façon dont ils pouvaient nous aider dans notre projet, " a déclaré Stanford. " Les caractéristiques LIG que nous créions étaient si petites qu'elles auraient été presque impossibles à trouver si nous devions laser les motifs puis les rechercher au microscope plus tard. "
Visiter, dont le groupe a récemment introduit le flash graphène pour transformer instantanément les déchets et les déchets alimentaires en un matériau précieux, a déclaré que le nouveau processus LIG offre une nouvelle voie vers l'écriture de circuits électroniques dans des substrats flexibles comme les vêtements.
« Alors que le processus flash produira des tonnes de graphène, le procédé LIG permettra de synthétiser directement le graphène pour des applications électroniques précises sur des surfaces, ", a déclaré la tournée.
