دیگر نیاز به استفاده فناوری‌های پیچیده در ساخت نمایشگرها نیست. می‌توان یک الکترود شفاف و قابل انعطاف ساخته‌شده از اتصالات شش‌گوشه کربنی را موسوم به گرافن (Graphene ) جایگزین کرد. حتی می‌توان در صنایع الکترونیک نیز به‌جای سیلیکون از گرافن استفاده کرد.
بیونگ.هی.هونگ از دانشگاه سونگ‌کیونک‌وان در سوان کره و همکارانش، لایه باریکی از گرافن را که به شکل‌های مورد نیاز ساخت یک الکترود درست شده‌بود، روی قطعات پلیمری شفاف منتقل کردند. یکی از این پلیمرها که پلی‌اتیلین ترپتلات، PET نام دارد، می‌تواند خم شود و دیگر پلیمر مورد استفاده یعنی پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان، PDMS دارای خاصیت کشسانی است. لایه‌های بدست‌آمده از این روش، بهترین رسانایی الکتریکی را نسبت به تمام نمونه‌های گرافن ساخته‌شده در گذشته از خود نشان دادند.
تا چندی پیش، تولید گرافن با کیفیت بالا در اندازه‌های بزرگ خیلی سخت بود. هونگ و دیگر همکارانش برای تهیه گرافن مورد نیازشان از روشی استفاده کردند که در صنایع نیمه‌رساناها به‌خوبی شناخته شده است. و بنام نامیده می‌شود. این روش که chemical vapour deposition یا لایه‌نشانی بخارهای شیمیایی نامیده می‌شود، شامل قرار دادن یک سطح در معرض چند ماده شیمیایی در دمای بالاست. این مواد شیمیایی روی آن سطح با هم واکنش می‌دهند و لایه‌ای نازک را روی سطح آن ایجاد می‌کنند.
نتیجه این روش برای آزمایش‌های هونگ عالی بود. وی و همکارانش توانستند به لایه‌های گرافنی با کیفیت بالایی دست یابند که ضخامتشان تنها به اندازه چند اتم بود.
هرچه نازک‌تر، بهتر
این گروه با استفاده از نیکل به عنوان کاتالیزور برای واکنش متان و هیدروژن توانستند الکترودهای دلخواهشان را بسازند. نیکل، کاتالیزور تشکیل لایه‌های ضخیم گرافیت است؛ ولی پژوهشگران توانستند با استفاده از یک لایه نازک نیکل به ضخامت کمتر از 300 نانومتر و خنک کردن سریع نمونه بعد از واکنش، به لایه‌ای به ضخامت تنها ده اتم کربن در یک ساختار گرافنی با الگوی شش‌گوش دست پیدا یابند.
نمونه‌های گرافن را می‌توان با روش‌های شیمیایی به شکل‌های بخصوصی خم کرد. وقتی آنها را روی یک پلیمر بچسبانید، می‌توانید آنها را خم کنید یا تا 11 درصد اندازه واقعی‌شان بکشید و مطمئن باشید که رسانایی الکتریکی خود را از دست نداده‌اند.
چون لایه‌های گرافن خیلی نازکند، الکترودهای بدست‌آمده شفاف خواهند بود و به عقیده هونگ، این ویژگی می‌تواند این مواد را به ماده ایده‌آل برای کاربردهایی چون نمایشگرهای قابل‌حمل تبدیل کند. مثلا می‌توان آن‌را جایگزین ایندیوم تیتانیوم اکساید کرد که ماده‌ای گران‌قیمت و غیر قابل انعطاف است. وی در این باره گفت «ما به دنبال یافتن یک سرمایه‌گذار برای تحقیق روی امکان تولید انبوه لایه‌های گرافن در اندازه‌های بزرگ هستیم.» گروه آقای هونگ هم‌چنین روی امکان کاربرد الکترودهای گرافن در سلول‌های خورشیدی نیز کار می‌کنند.
حالا به چه دردی می‌خورد؟
ولی به عقیده آندره گیم، پژوهشگر دانشگاه منچستر در انگلیس و اولین سازنده گرافن، به‌نظر نمی‌رسد که دست‌کم در کوتاه مدت بتوان از این الکترودها در مدارهای انعطاف‌پذیر الکترونیکی استفاده کرد. به احتمال زیاد، این محصول در کاربردهای خاص و گران‌قیمتی مانند ترانزیستورهای خاص با فرکانس خیلی بالا استفاده خواهند شد.
گیم قبلا پیش‌بینی کرده‌بود که استفاده از روش لایه‌نشانی بخارهای شیمیایی بهترین روش برای ساختن لایه‌های نازک با کیفیت از گرافن باشد. وی می‌گوید: «این فرایندی حساس و بسیار پراهمیت است. خیلی سخت است که بتوانید با قطعات کوچک مواد کار کنید. واقعا کار سخت و آزاردهنده‌ای است.»
به اعتقاد وی این فرایند جدید که قطعات بزرگ‌تری از این لایه‌ها را تولید می‌کند « تاثیر بسیار بزرگی روی سرعت رشد این حوزه خواهد داشت، اما کاربردهای آن احتمالا خیلی از افق‌های دید ما دور است و نمی‌توان پیش‌بینی دقیقی از آن داشت. »
اما هونگ نظر دیگری دارد. او فکر می‌کند که محتمل‌ترین کاربرد گرافن، جایگزین شدن به‌جای مواد سیلیکونی در صنایع نیمه‌رساناها خواهد بود. ولی این امر نیازمند پیشرفت‌های دیگری در فناوری است، مانند قابلیت تولید لایه‌های بزرگ‌تر و با ضخامت یکدست از تک ساختارهای گرافن.
نیچر 14 ژانویه / ترجمه: مجید جویا
نظر شما