Graphen -- schnelle Schaltkreise per Fotoblitz

"Der Lichtpuls liefert sehr effizientes Erhitzen durch den photothermischen Prozess, was schnell, Energie effizient und Chemie-frei abläuft", erklärt Jiaxing Huang, Professor für Materialforschung an der Northwestern University. Gemeinsam mit Doktorandin Laura J. Cote und Gastforscher Rodolfo Cruz-Silva von der mexikanischen Universität Morelos entwickelte er den simplen Ablauf: Graphit-Oxid, als Pulver in eine dünne Schicht aufgetragen, wird von einem handelsüblichen Fotografenblitz einmal belichtet. Der Lichtpuls liefert genügend Wärme, um das Oxidpulver chemisch zu reduzieren und sich so zu verbinden, dass Schichten aus Graphen entstehen. Das entstehende "fluffige" Material besteht aus ungeordneten, locker übereinander liegenden Graphen-Schichten, so die Analyse. Mischten die Forscher feinste Kunststoffpartikel in das Graphitpulver, so verschmolz beides beim Blitzen zu einer flexiblen Schicht, in die das Graphen eingeschlossen, aber voll leitfähig war. Eine Photomaske mit Muster sorgte bei der Belichtung schließlich dafür, dass nutzbare Schaltkreise in flexibler Kunststoffschicht entstanden.
Die neue Methode liefert bei Raumtemperatur schnell, sauber und simpel Schaltkreise und andere leitfähige Elemente in beliebiger Form, nützlich für flexible oder auch transparente Elektronik. Graphit-Oxid ist ein günstiger Rohstoff. Die Forscher gehen davon aus, dass sich ihr Prozess auch für großindustrielle Massenproduktion eignet. Frühere Versuche hingegen, aus Graphit-Oxid Graphen herzustellen, nutzten Hochtemperatur-Erhitzen oder chemische Reduktionsprozesse, die mehrere Tage dauern konnten. Zudem mussten Hilfsstoffe mit dem Graphit-Oxid gemischt werden, die teils giftig waren, teils den Prozess behinderten, teils dabei zerstört wurden.
Als nächstes wollen Huang und Kollegen kleinere Schaltkreise im Nanometer-Maßstab herstellen, die aus nur einer einzigen Graphen-Schicht besteht, nur ein Kohlenstoffatom dick. Auch auf andere Substanzen könnte sich mit dem neuen Prozess ein Graphen-Schaltkreis auftragen lassen, etwa auf Glas oder Silizium. Graphen, hauchdünne Schichten aus Kohlenstoffatomen, wurde erst vor wenigen Jahren entdeckt und gilt als vielversprechendes Material für künftige Elektronik.