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Wasserdichte Graphenelektronische schaltungen

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Wassermoleküle verzerren den elektrischen Widerstand des Graphens, aber ein Forscherteam hat entdeckt, dass, wenn dieses zweidimensionale Material mit dem Metall eines Stromkreises integriert wird, Durchgangswiderstand nicht durch Feuchtigkeit gehindert wird. Findenes dieses hilft, neue Sensoren zu entwickeln -- die Schnittstelle zwischen Stromkreisen und der realen Welt -- mit einer bedeutenden Kostenaufstellung.

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Die vielen Anwendungen des Graphens, des Atom-dünnen Blattes der Kohlenstoffatome mit außerordentlicher Leitfähigkeit und der mechanischen Eigenschaften, umfassen die Fertigung von Sensoren. Diese wandeln Klimaparameter in elektrische Signale um, die mit einem Computer verarbeitet werden und gemessen werden können.

Wegen ihrer zweidimensionalen Struktur, sind Graphen-ansässige Sensoren extrem empfindlich und versprechen gute Leistung zu den niedrigen Herstellungskosten in den folgenden Jahren.

Um dieses zu erzielen, muss Graphen leistungsfähige elektrische Kontakte aufnehmen wenn es mit einer herkömmlichen elektronischen Schaltung integriert wird. Solche richtigen Kontakte sind in jedem möglichem Sensor entscheidend und beeinflussen erheblich seine Leistung.

Aber ein Problem entsteht: Graphen ist für Feuchtigkeit, für die Wassermoleküle in der Umgebungsluft empfindlich, die auf seine Oberfläche adsorbiert werden. H2O-Moleküle ändern den elektrischen Widerstand dieses Kohlenstoffmaterials, das ein falsches Signal in den Sensor vorstellt.

Jedoch haben schwedische Wissenschaftler gefunden, dass, wenn Graphen an das Metall von elektronischen Schaltungen bindet, der Durchgangswiderstand (das Teil des Gesamtwiderstands eines Materials wegen des unvollständigen Kontaktes an der Schnittstelle) nicht durch Feuchtigkeit beeinflußt wird.

„Dieses macht das Leben einfacher für Sensor-Designer, da sie nicht um die Feuchtigkeit sich sorgen müssen, welche die Kontakte beeinflußt, gerade der Einfluss auf das Graphen selbst,“ erklärt Arne Quellmalz, einen Doktorstudenten an königlicher Fachhochschule KTH (Schweden) und am Hauptforscher der Forschung.

Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift ACS wendete Materialien an u. ist Schnittstellen, experimentell unter Verwendung des Graphens zusammen mit Goldaufdampfen und der Silikonsubstrate in den Fernleitungsmodellversuchstrukturen sowie in den Computersimulationen durchgeführt worden.

„, indem Sie Graphen mit herkömmlicher Elektronik kombinieren, können Sie beide einzigartigen Eigenschaften des Graphens und die niedrigen Kosten von herkömmlichen integrierten Schaltungen nutzen.“ sagt Quellmalz, „eine Möglichkeit der Kombination dieser zwei Technologien ist, das Graphen auf fertige Elektronik zu setzen, eher als, das Metall niederlegend auf die Oberseite das Graphenblatt.“

Als Teil des europäischen CO2-DETECT Projektes wenden die Autoren dieses neue Konzept an, um die ersten Prototypen von Graphen-ansässigen Sensoren zu schaffen. Im Besonderen ist der Zweck, Kohlendioxyd (CO2), das Haupttreibhausgas, mittels der optischen Entdeckung des mittel-Infrarotlichtes und an den geringeren Kosten als mit anderen Technologien zu messen.

Zusätzlich zur königlichen Fachhochschule KTH, sind die Firmen SenseAir AB von Schweden und Amo, das aus Deutschland GmbH ist, ebenfalls Teilnehmer an das CO2-DETECT Projekt, wie das katalanische Institut der Nanotechnologie (ICN) von Barcelona.