Polacy znaleźli skrót do nanografenu. Najdroższy i najbardziej kłopotliwy etap można wyrzucić z procesu

Grafen od dawna ma opinię materiału z ogromnym potencjałem, ale gdy przychodzi do wdrożeń, entuzjazm zwykle kończy się na technologicznych przeszkodach i zbyt wysokich kosztach. Właśnie ten problem próbuje rozwiązać zespół badaczy z Zakładu Fizyki Nanostruktur i Nanotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, który zamiast opowiadać o odległej przyszłości, upraszcza bardzo konkretny etap produkcji nanostruktur grafenowych.

Zespół z Uniwersytetu Jagiellońskiego uderzył w najsłabszy punkt technologii grafenowej, czyli w kosztowną i zawodną produkcję.

Dr.Semiconductor zbudował działające komórki DRAM w przydomowym cleanroomie. Ten eksperyment trudno zignorować

Nową metodę opracowali dr inż. Rafał Zuzak i dr hab. Szymon Godlewski, prof. UJ, z Zakładu Fizyki Nanostruktur i Nanotechnologii. W najprostszym skrócie chodzi o to, że zamiast budować nanografen na metalach szlachetnych i później przenosić go na docelowy materiał, badacze nanoszą prekursory grafenu bezpośrednio na powierzchnię półprzewodnika albo izolatora. Potem uruchamiają reakcję w wysokiej próżni, przy użyciu atomowego wodoru i temperaturze około 200–220°C. To ważny detal, bo klasyczne podejścia często wymagają temperatur przekraczających 400°C, a sam transfer między podłożami podnosi koszt, komplikuje proces i zwiększa ryzyko defektów. UJ próbuje ten problem po prostu ominąć, zamiast go pudrować.

Nikon chce uderzyć w ASML ceną. Japończycy celują w segment ArF immersion, ale nie ruszają monopolu EUV

Znaczenie tej pracy nie sprowadza się do hasła o „polskim przełomie”. Artykuł opublikowany w Nature Communications pokazuje, że atomowy wodór może katalizować cyklodehydrogenację w sposób mniej zależny od właściwości samego podłoża. To otwiera drogę do syntezy planarnych struktur węglowych na różnych powierzchniach, w tym metalicznych, półprzewodnikowych i izolujących. W praktyce badacze pokazali, że to działa nie tylko w teorii, ale też na różnych realnych, dobrze znanych powierzchniach materiałów, od złota, przez tlenki, po krzem używany w półprzewodnikach. Wśród autorów publikacji znaleźli się także dr Paweł Dąbczyński, prof. Diego Peña, dr Mads Engelund i prof. José Ignacio Martínez. To jest zespół z zapleczem w chemii na powierzchni i nanostrukturach grafenowych, co zresztą było widać już we wcześniejszej pracy dotyczącej syntezy nanografenów i nanowstążek grafenowych na ditlenku tytanu, opublikowanej w ACS Nano w 2023 roku.

Druk 3D z metalu z nową metodą NIST. Pętlowy skan lasera poprawia łączenie trudnych stopów metali

Technologia jest objęta ochroną patentową, a zespół nadal pracuje nad skalowaniem i dopasowaniem procesu do potrzeb przemysłu. Mimo tego właśnie tu materiał robi się ciekawy. Grafen od lat przegrywał z produkcją, która była zbyt trudna, zbyt droga, zbyt kapryśna. Jeśli metoda Zuzaka i Godlewskiego utrzyma jednorodność struktur poza laboratorium, może wreszcie stać się sensownym zapleczem dla nowych tranzystorów, układów scalonych, elementów fotonicznych i bardzo czułych sensorów dla farmacji czy diagnostyki. Dopiski o AI są tutaj raczej dodatkiem marketingowym do medialnego obiegu. Ważne jest to, czy da się połączyć nanografen z elektroniką krzemową bez kosztownej akrobatyki, która do tej pory skutecznie blokowała drogę do fabryk.