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Forschungslabor

BASF und Max-Planck-Institut für Polymerforschung weihen Forschungslabor für Graphen ein

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Rundgang durchs Labor

Ein Rundgang durch das Labor ließ erahnen, was in den nächsten drei Jahren dort passieren wird: Über eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD, Chemical Vapour Deposition) wollen die Forscher großflächige transparente Graphen-Lagen herstellen, indem eine monoatomare Schicht aus Kohlenstoff auf einer Folie aus reaktivem Metall aufgewachsen und das Trägermaterial dann aufgelöst wird. Diese Kohlenstoffschichten könnten dann für organische Leuchtdioden oder organische Solarzellen verwendet werden.

Die Wissenschaftler stellen in dem Labor auch Nanoribbons her. Diese Graphen-Nanobänder besitzen eine Bandlücke – sind also kohlenstoffbasierte Halbleiter – und könnten langfristig elektronische Bauteile auf Basis von Silzium ersetzen. Durch synthetische Verfahren lassen sich die Materialien im CMIC unter Ausschluss von Sauerstoff und Feuchtigkeit produzieren.

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Um die Graphen-Schichten zu charakterisieren, nutzt der Forschungsverbund ein Rasterkraftmikroskop (AFM) mit integriertem Ramanmikroskop. Die verschiedenen analytischen Fähigkeiten des Gerätes bieten nicht nur eine hohe Flexibilität bei der Ermittlung der entscheidenden Eigenschaften, sondern spielen auch eine wichtige Rolle bei der Festlegung der Qualitätsstandards für die vorgesehene Anwendung der synthetisierten Proben.

Abschließend erläuterten die Forscher, wie Graphen und andere kohlenstoffbasierte Materialien zukünftig die Leistungsfähigkeit von Batterien und anderen Energiespeichern erhöhen soll. Sie setzen dabei die Kohlenstoffschicht unter Argon-Atmosphäre in Testbatterien ein und untersuchen, ob sich die Energiespeicher dadurch verbessern.

Forschungskooperation bereits seit 2008

Das MPI-P und BASF erforschen schon seit dem Jahr 2008 gemeinsam das Kohlenstoffmaterial Graphen. Erst vor zwei Jahren hatten die russischen Forscher Andre Greim und Konstantin Novoselov für Experimente im Bereich der Grundlagenforschung an Graphen den Chemie-Nobelpreis erhalten. Prof. Dr. Klaus Müllen, Direktor am MPI-P, berichtete bei der Eröffnung des Labors von den Fortschritten in der Synthese definierter Graphen-Nanobänder. Nur in dieser Form verfügt das Material über seine spezifischen Halbleitereigenschaften. Müllen betonte das große Potential der ultimativen Membran: „Graphen leitet Strom und Wärme sehr gut, ist zudem ultraleicht und gleichzeitig sehr hart. Außerdem ist es chemisch sehr stabil, dehnbar und praktisch durchsichtig.“

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