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Graphen im Großmaßstab

Wettlauf um die Graphen-Herstellung

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Enorme Reaktionsfähigkeit des Kohlenstoffs

Bei Graphen handelt es sich um eine sehr dünne, zweidimensionale Modifikation von Graphit. Graphit ist wie Diamant eine Erscheinungsform des Kohlenstoffs, der in der Natur in reiner (kristalliner) Form vorkommt oder chemisch gebunden in Carbonaten, Kohlenstoffdioxid, Erdöl, Erdgas und Kohle. Seine Stellung im Periodensystem der Elemente lässt Chemiker leicht gewisse Rückschlüsse auf die enorme Reaktionsfähigkeit des Kohlenstoffs ziehen: Von allen Elementen bildet Kohlenstoff – nach Wasserstoff – die meisten Verbindungen. Und Kohlenstoff ist in der Lage, Ketten und Ringe mit sich selbst und anderen Elementen zu bilden sowie besonders beständige Verbindungen einzugehen.

Mittels Klebeband-Einsatz zur Nanometer-Schicht

In einem Diamanten sind die Kohlstoffatome räumlich stabil vernetzt; nicht ohne Grund ist Diamant eines der härtesten Materialien überhaupt. In Graphit ist der Kohlenstoff jedoch nicht räumlich, sondern lagen- beziehungsweise schichtweise vernetzt. Diese Schichten überlagern einander in einem mehr oder minder lockeren Verband, lassen sich daher auch vergleichsweise leicht voneinander ablösen, wie es Konstantin Novoselov und Andre Geim getan haben. Vereinfacht gesagt, haben sie mithilfe eines Klebebands, das sie mit der Klebeseite auf ein flaches Stück Graphit gedrückt und wieder abgezogen haben, den Graphit lagenweise abgetragen. Das Klebeband wurde mit der Klebeseite mehrfach auf andere Haftflächen gedrückt, bis schließlich nur noch eine Schicht vernetzter Kohlenstoffatome von wenigen Nanometern Dicke übrig war.

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Innovativer Ansatz zur Herstellung von Graphen

Untersuchungen dieses Rückstands offenbarten die interessanten Eigenschaften des Graphens, wie etwa seine Transparenz oder elektrische Leitfähigkeit, die den Gedanken auch in Richtung ultradünner Solarzellen, hochleistungsfähiger Computerchips oder neuartiger Mobilfunkgeräte lenkten. Graphen ist außerdem in der Medizin-, der Automobil- oder der Luft- und Raumfahrttechnik im Gespräch.

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