Reißfestes Papier aus Graphen - wissenschaft.de
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Reißfestes Papier aus Graphen

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Die einatomare Graphitoxidschicht hat einen Durchmesser von 13 Zentimentern (oben). Die unteren Bilder zeigen das Material in verschiedenen Auflösungen unter dem Elektronenmikroskop. Bild: Richard Piner und Dmitriy Dikin
US-Forschern ist es gelungen, einatomare Schichten aus Kohlenstoff und Sauerstoff in großem Maßstab herzustellen und diese Schichten zu einem papierartigen Material zu verweben, das gefaltet, zerknittert und sogar gestreckt werden kann, ohne zu zerreißen. Das Papier könnte unter anderem Anwendungen in der Verfestigung von Kunststoffen oder gar Metallen finden, glauben die Wissenschaftler von der Northwestern University in Evanston.

Nur eine Atomschicht dünne Filme aus Graphit, auch Graphen genannt, weisen faszinierende elektrische und elastische Eigenschaften auf. So kann die elektrische Leitfähigkeit von Graphen zum Beispiel durch einfache chemische Anlagerungen von Fremdatomen über viele Größenordnungen variiert werden. Zudem sind die Schichten superhart. Praktischen Anwendungen steht allerdings die Schwierigkeit im Wege, Graphen in großem Maßstab herzustellen.

Rodney Ruoff und seine Kollegen haben genau dies nun bewerkstelligt. Dazu mussten die Forscher allerdings einen Umweg über ein Oxid einschlagen. In ihrem Experiment oxidierten sie zunächst gewöhnliches Graphit zu Graphitoxid. Durch eine einfache Behandlung mit Wasser gelang es dann, einzelne einatomare Schichten des Oxids aus dem Block von Graphitoxid abzulösen.

Ruoff zufolge wurden die Wassermoleküle von den Sauerstoffatomen des Oxids abgestoßen, was zur Ablösung der Schichten führte. Diese konnten dann zu einem papierartigen Stoff verwoben werden. Da einzelne Atomschichten darin relativ einfach übereinander wandern können, ist das neue Material hochelastisch und gleichzeitig reißfest.

Die Forscher wollen nun die elektrischen Eigenschaften des Graphenoxidpapiers durch Dotierung mit Fremdatomen verändern. Auch Anwendungen in den Materialwissenschaften zur Verfestigung von Kunststoffen stehen in Aussicht.

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Nature, Bd. 448, S. 457 Stefan Maier
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