Graphen ist ein außergewöhnliches Material, in dem Kohlenstoffatome sich in einem einschichtigen, bienenstockförmigen Gitter anordnen. Diese Anordnung verleiht dem Material eine hohe Stabilität und außergewöhnliche elektrische Leitfähigkeit. Der Kommerzialisierung des Stoffes steht bisher allerdings noch der relativ hohe Aufwand bei der Herstellung entgegen. Forscher aus Peking gelang es nun, Graphen mit einer Mikrowelle herzustellen.


Plasma in der Mikrowelle

Die zwei Standardverfahren für die Graphenherstellung sind die chemische Gasphasenscheidung sowie die Flüssigphasen-Exfoliation. Beide Verfahren liefern entweder minderwertiges Graphen oder sind extrem aufwändig, was die Herstellung von Graphen zu einem schwierigen Unterfangen macht.


Hier kommt das neu entdeckte Mikrowellenverfahren des Teams von Jin Zhang von der Universität Peking ins Spiel. Die Forscher legten für ihr Experiment mit mit Siliziumdioxid umkleidete Siliziumstücke in eine Quarzröhre. Nachdem sie die Luft in der Röhre mit Methan ersetzt hatten, erhitzten sie es in einer Mikrowelle. Die in Mikrowellen verwendete Kurzwellenstrahlung löste um das Silizium herum so genannte Koronaentladungen aus, wobei kurzzeitig etwa 700 Grad heißes Plasma entsteht.

Die extremen Bedingungen sorgten dafür, dass sich das Methan stellenweise in Kohlenstoffatome auflöste, die sich zu Graphen-Komplexen zusammenfanden und dann wie Schneeflocken in der Quarzröhre an der Innenseite hafteten. Mit dem Verfahren lies sich innerhalb von einer Stunde 0,1 Gramm hochwertiges Graphen herstellen. Die Forscher gehen davon aus, dass das Verfahren hochskaliert werden und dann im industriellen Rahmen verwendet werden kann. Ob dies wirklich zutrifft, wird sich in weiteren Untersuchungen zeigen müssen. Sollte sich diese Aussage bewahrheiten, hätten die Forscher unter Umständen eines der großen Probleme gelöst, das der Umsetzung vieler Graphen-Projekte außerhalb eines wissenschaftlichen Rahmens noch im Weg steht. Bereits 2016 zeigten Forscher aus den USA und Nordkorea, dass es theoretisch möglich ist, Graphen in einer Mikrowelle herzustellen.

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