Wundermaterial Graphen: Das ist der dünnste Weihnachtsbaum der Welt

Wissenschaft ist ein relativ ernstes Geschäft. Aber speziell zur Weihnachtszeit kann man das auch mal lockerer sehen. Das dachten sich zumindest dänische ForscherInnen und stellten einen kleinen Weihnachtsbaum aus Graphen her. Nach eigenen Aussagen handelt es sich dabei um den „dünnsten Weihnachtsbaum der Welt“.

Beeindruckendes Material mit Problemen

Falls jemand noch nicht mit dem Material vertraut sein sollte: Bei Graphen handelt es sich um eine dünne Schicht aus Kohlenstoffatomen, die nur ein Atom dick ist. Die einzelnen Atome sind untereinander in einer Honigwabenstruktur verbunden. Es handelt sich um das dünnste und stärkste Material, das die Menschheit herstellen kann. Außerdem verfügt es über eine erstaunliche elektrische und thermische Leitfähigkeit.

Seine Eigenschaften prädestinieren Graphen für diverse Anwendungsmöglichkeiten – von Batterien über Elektrogeräte bis hin zu starken Kompositmaterialien. Allerdings stellt die Herstellung von Graphen in einem industriell nutzbaren Ausmaß auch heute noch eine Herausforderung dar.

Weihnachtsbaum aus Wundermaterial

ForscherInnen der Technischen Universität Dänemark (DTU) haben das Material nun genutzt, um einen Weihnachtsbaum herzustellen. Dieser ist etwa 14 Zentimeter lang und lediglich ein Drittel Nanometer dick. Zum Verständnis: Ein Nanometer ist der millionste Anteil eines Meters – oder 0,000001 Millimeter. Das Team schnitt den Baum aus einer 10-Meter-Rolle Graphen heraus, die hergestellt wurde, indem das Graphen auf einer wiederverwendbaren Rolle Kupferfolie synthetisiert und anschließend auf einen Polymer-Film übertragen wurde.

Zwar handelt es sich um eine etablierte Methode zur Herstellung von Graphen, allerdings bleibt es schwierig, sicherzustellen, dass bei der Übertragung von der Kupferfolie auf den Polymer die Funktionalität des Graphens nicht eingeschränkt wird. Das Team der DTU nutzte Terahertz-Strahlung, um diesem Problem vorzubeugen.

Keine bloße Spielerei

Nachdem das Graphen auf den Polymer übertragen wurde, wurde es direkt mit Terahertz-Strahlung bestrahlt und anschließend gescannt, um zu messen, wie viel der Strahlung es absorbiert hat. Die Fähigkeit von Graphen, Strahlung zu absorbieren, ist direkt an seine elektrischer Leitfähigkeit gekoppelt. Solange die Scans also eine gleichmäßige Aufnahme der Strahlung zeigen, ist die Funktionalität des Graphens also nicht eingeschränkt.

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Bei dem Graphen-Weihnachtsbaum handelt es sich nicht einfach nur um eine bloße Spielerei: „Behind the Christmas joke hides an important breakthrough. For the first time, we managed to make an in-line quality control of the graphene layer while we transferred it. Doing this is the key to gaining stable, reproducible and usable material properties, which is the prerequisite for utilizing graphene in, e.g. electronic circuits“, erklärt Prof. Peter Bøggild, der das Projekt leitet.

via DKU