Grafen kan bilda nanorullar
Grafen klätt med kväve och järnpartiklar kan bilda små nanorullar. Det visar en ny studie utförd av forskare vid Umeå, Uppsala och Stockholms universitet.
I studien byttes vissa kolatomer i materialet ut mot kväveatomer. Sedan tillsattes nanopartiklar av järnoxid, vilka fäste på kväveatomerna. Forskarna kunde påverka hur järnoxidpartiklarna band till grafenet och därmed styra att de bildade en av två typer av järnoxid, hematit eller maghemit.
“Något förvånade upptäckte vi att när grafen dekoreras med maghemit så rullas grafenet ihop till perfekta Arkimediska nanorullar, medan den grafen som dekoreras med de mindre magnetiska hematitnanopartiklarna behåller sin ursprungliga öppna form”, säger Thomas Wågberg, docent vid institutionen för fysik vid Umeå universitet, i ett pressmeddelande.
Maghemit är en mer instabil och magnetisk form av järnoxid än hematit. Forskarna tror att det är de magnetiska egenskaperna, tillsammans med de ojämnheter som kväveatomerna orsakar i materialets struktur, som ligger bakom att grafenet rullar ihop sig.
Om järnoxidpartiklarna tvättades bort återgick grafenet till sin ursprungliga, upprullade, form.
“Förutom att ge grundläggande fysikalisk och kemisk kunskap om grafen, kvävedopning och nanopartiklar, så tror vi att järnoxiddekorerade, kvävedopade grafenrullar har väldigt goda egenskaper som elektroder i Li-jon batterier, ett av de viktigaste batterierna i vardagselektronik”, säger Thomas Wågberg i ett pressmeddelande.
Andra typer av grafenbaserade produkter är ultrasnabb och formmässigt flexibel elektronik såsom elektroniskt papper och böjbara smarta telefoner, lättare och mer energieffektiva flygplan samt just dessa avancerade batterier. På längre sikt förväntas grafen ge upphov till nya typer av datorer och revolutionerande medicinska tillämpningar såsom konstgjorda näthinnor.
Resultaten har publicerats i tidskriften Nature Communications.