2010 Die Physik-Nobelpreisträger Andre Geim und Konstantin Novoselov haben ein neues Material entwickelt. Hinsichtlich seiner physikalisch-chemischen Eigenschaften ähnelt es Teflon und wird möglicherweise mit ihm konkurrieren können. Und noch mehr.
Graphenpapier (links) und das Ergebnis seiner Fluorierung - etwa 1 cm großes Fluorographen (rechts) Die Grafik zeigt die Abhängigkeit der Transparenz des Materials von der Photonenenergie (E, eV) für eine Probe 5 Mikrometer dick.
Informationen über Fluorographen (so heißt das Material, das von einer Gruppe von Wissenschaftlern aus China, den Niederlanden, Polen und Russland, darunter notorische Nobelpreisträger, entwickelt wurde) tauchten bereits im Juni dieses Jahres im Internet auf (arXiv: 1006.3016v2), wurde aber erst kürzlich in einer von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschrift (Small) veröffentlicht.
Teflon (Polytetrafluorethylen) ist eine vollständig fluorierte Kette von Kohlenstoffatomen, die sich zu einem Polymermaterial verbinden. Und Fluorographen ist ein vollständig fluoriertes Graphen - ein monomolekularer Film, der Teflon in vielerlei Hinsicht in seinen Eigenschaften (einschließlich chemischer Trägheit und thermischer Stabilität) übertrifft. Forscher glauben, dass Fluorographen nicht nur als dünnerer und leichterer Ersatz für Teflon, sondern auch im Bereich der Elektronik (z. B. zur Herstellung neuartiger LED-Geräte) verwendet werden kann.
Fluorographen ist 2,5- bis 3-mal weniger h altbar als Graphen. Aber im Vergleich zu anderen Materialien (wie Baustahl und Teflon) weist es einfach überlegene mechanische Eigenschaften auf. Gleichzeitig ist der Fluorographenfilm ziemlich elastisch und transparent für sichtbares Licht. Das neue Material ist chemisch inert und bei Temperaturen bis 400 °C stabil. Es ist auch ein hervorragender Isolator, was Perspektiven für den Einsatz als Tunnelbarriere in Heterostrukturen eröffnet (zum Beispiel als „Schicht“zwischen zwei Graphenschichten). Um jedoch von praktischen Anwendungen in der Elektronik sprechen zu können, müssten laut Andre Geim die Eigenschaften von Fluorographen verbessert werden, aber es könnte durchaus auch in anderen Bereichen nachgefragt werden.
„Eine alltäglichere Anwendung von Fluorographen könnten Schutzbeschichtungen sein, die derzeit aus Teflon oder Verbundmaterialien hergestellt werden“, sagt Rahul Nair, Doktorand bei Prof. Geim, der die Forschung in den letzten zwei Jahren geleitet hat. „Es hat keinen Sinn, Fluorographen nur als Ersatz für Teflon zu verwenden“, fügt Game hinzu. „Die Kombination der einzigartigen Eigenschaften von Graphen und Teflon lässt Raum für Fantasie, und unsere Herausforderung besteht darin, diese Einzigartigkeit zu nutzen.“
Die von Wissenschaftlern entwickelte Technologie zur Herstellung von Fluorographen vermeidet das Auftreten von Strukturfehlern und Materialschäden während der Fluorierung. Die Forscher glauben, dass die Technologie für die industrielle Produktion dieses Materials mit der Technologie für die Massenproduktion von Graphen einhergehen wird und seine Entwicklung kein ernsthaftes Problem darstellen wird.
Für ein anderes Material, das fast so hart wie Diamant und so "schlüpfrig" wie Teflon ist, lesen Sie "Von Teflon zu Diamant".
Laut einer Pressemitteilung der University of Manchester
