La crescita del grafene può avvenire a temperature sorprendentemente basse.
Un esempio è dato dal processo di raffreddamento di un film sottile di Ni da 900°C a 725°C.
Ciò ha portato alla formazione di 1,7 strati di grafene sulla superficie del film.
Questa temperatura è notevolmente inferiore alle tipiche temperature di decomposizione pirolitica, che richiedono oltre 1000 °C.
L'uso di substrati catalitici metallici nel processo di deposizione chimica da vapore (CVD) contribuisce a ridurre la temperatura di reazione.
Ciò facilita la decomposizione dei precursori di carbonio e la formazione del grafene.
Il processo prevede l'adsorbimento dei precursori di carbonio sulla superficie del catalizzatore.
Questi precursori si decompongono poi in varie specie di carbonio.
Queste specie di carbonio fungono da mattoni per la crescita del grafene.
Questo metodo è particolarmente efficace nei sistemi CVD a bassa pressione.
Anche pressioni parziali molto basse possono favorire la nucleazione e la crescita del grafene a causa della presenza di contaminazione da petrolio e gas.
Inoltre, l'uso di precursori di carbonio liquidi o solidi come il benzene e il naftalene può facilitare la crescita a bassa temperatura.
Ciò è dovuto alla loro facilità di decomposizione rispetto al metano.
Tuttavia, questi precursori possono anche adsorbirsi alle pareti interne delle camere e delle tubazioni del sistema.
Questo può potenzialmente portare a problemi di contaminazione che influiscono sull'affidabilità del sistema e sulla ripetibilità della produzione.
In sintesi, mentre la crescita del grafene richiede tradizionalmente temperature elevate, i progressi nella CVD assistita da catalizzatori e l'uso di precursori di carbonio specifici hanno permesso di sintetizzare il grafene a temperature significativamente più basse, fino a 725 °C.
Questo sviluppo è fondamentale per ridurre i costi energetici e migliorare la fattibilità della produzione di grafene per varie applicazioni.
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