Det här forskningsarbetet har publicerats i tidskrifterna Carbon och Nano Letters.

Samma grundämnen som koldioxid och vatten består av – kol, syre och väte – bygger även kemiska föreningar i bränsle som, till exempel, etanol och metangas. Flera forskare vid Linköpings universitet driver tillsammans ett forskningsprojekt och försöker hitta ett sätt att omvandla koldioxid och vatten till förnyelsebart bränsle. Nu har de gjort det första och viktiga steget – framställt materialet som de tänker använda sig av.

Forskarna har redan tidigare utvecklat en världsledande metod för att framställa kubisk kiselkarbid – bestående av kisel och kol – som har förmågan att fånga upp solenergin och skapa laddningsbärare. Men detta räcker inte hela vägen fram. Grafen, ett av de tunnaste materialen som någonsin framställts, har den viktigaste rollen i projektet. Materialet består av ett enda lager kolatomer och har stor förmåga att leda elektrisk ström, en egenskap som kan utnyttjas för att omvandla solenergi.

Artikelbild

De senaste åren har forskarna utvecklat en process – att växa grafen på en yta – för att kunna styra egenskaperna hos grafenet. På kubisk kiselkarbid har flerlagergrafen visat sig ha väldigt lovande elektriska egenskaper.

– Materialet grafen kan användas som supraledare, med noll resistans. Den här speciella egenskapen uppstår enbart när grafenlagren är ordnade på ett särskilt sätt gentemot varandra. Det är relativt lätt att växa ett lager grafen på kubisk kiselkarbid. Men om du vill växa grafen i flera jämna lager på varandra över en större yta är det en större utmaning, uppger Jianwu Sun, docent vid Linköpings universitet, som ingår i forskningsteamet.

Teoretiska beräkningar har i tidigare forskning förutspått att dessa egenskaper skulle kunna uppstå när grafenlagren är ordnade på ett särskilt vis. Men Liu-forskarnas aktuella studier är de första som visar experimentellt att det blir så. Nu har forskarna bevisat att det är möjligt att växa upp till fyra jämna lager grafen ovanpå varandra på ett kontrollerat sätt.

– I studierna som vi har publicerat visar vi hur man framgångsrikt framställer det efterfrågade materialet med de specifika egenskaper som ska möjliggöra koldioxidomvandling. Men detta är första steget. Nu arbetar vi med att använda dessa material för att omvandla koldioxid med solenergi, men det resultatet har ännu inte publicerats, säger Jian Sun.