Graphen-Herstellung: MPI-Forschern gelingt Synthese aus einzelnen Molekülen

Mainz – Um die Erforschung und Herstellung der zweidimensionalen Kohlenstoffstruktur Graphen herrscht starker internationaler Wettbewerb. Forscher des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz konnten nun Fortschritte in der Materialsynthese verzeichnen.

Erstmals ist es gelungen, Graphen aus einzelnen Molekülen zu synthetisieren. Das Material könnte in Zukunft möglicherweise auch Ausgangsstoff für effiziente und günstige Solarzellen sein.

Neuartiges Syntheseverfahren soll Massenproduktion ermöglichen

Den Forschern des MPI-P um Xinliang Feng und Klaus Müllen ist es erstmals gelungen, mittels eines neuartigen Syntheseverfahrens Graphenstreifen in bisher unerreichter Größenordnung und mit definierter Struktur herzustellen. Dazu wurden Moleküle auf Kohlenstoffbasis zu Graphenstreifen in gewünschter Form und Größe zusammengesetzt. „Wir haben einen großen Schritt nach vorn gemacht und können nun Graphenstreifen mit einzigartigen Eigenschaften in Lösung herstellen“, erklärt Forschungsgruppenleiter Xinliang Feng. Das neue Herstellungsverfahren bietet einige Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden: Zum einen kann ein sehr hoher Grad an Präzision erreicht werden, der mit mechanischen Verfahren bisher nicht möglich ist. Zum anderen liefert das Syntheseverfahren fehlerfreie Ergebnisse im Gegenzug zur Herstellung durch Kristallzucht.

Das dürfte das Verfahren auch für die Industrie interessanter machen. Das Nanomaterial selbst ist wegen seiner exzellenten Halbleitereigenschaften ein interessanter Kandidat für den Einsatz in elektronischen Geräten sowie der Solarindustrie. Gegenüber den bisher hauptsächlich verwendeten Ausgangsmaterialien hat es den Vorteil, dass es um ein Vielfaches leistungsfähiger und dabei gleichzeitig preisgünstig ist. Nun muss noch die Herstellung im industriellen Maßstab realisiert werden. Das MPI-P arbeitet bereits seit Jahren an einer Massenherstellung.

Milliarden für die Graphen-Forschung

Dass ein Bedarf an groß angelegter Graphenproduktion besteht, zeigt der Umfang der Forschungsförderung der Europäischen Kommission: Das Förderprogramm „Graphene Flagship“ stellt in den kommenden zehn Jahren knapp eine Milliarde Euro für die Forschung zur Nutzbarmachung von Graphen bereit.

Graphen verfügt über außergewöhnliche physikalische und chemische Eigenschaften: Es ist der dünnste bekannte Stoff und dennoch bis zu 300-mal fester als Stahl. Das Material leitet elektrischen Strom dabei besser als Kupfer.

Weitere Informationen und Meldungen zum Thema

EU steckt eine Milliarde Euro in Graphen-Forschung