Industrielle Fertigung möglich 06.08.2015, 11:17 Uhr

Perfektes Graphen hergestellt nach der Gecko-Methode

Forscher aus Aachen und Jülich haben eine industriefähige Lösung zur Produktion von Graphen entwickelt. Das könnte den Durchbruch für das vielfältig einsetzbare Material bedeuten.

Forschern der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich ist es gelungen, Graphen nach einer neuen, industriell nutzbaren Methode herzustellen. Im Bild stehen (v.l.) die Forscher Luca Banszerus, Professor Christoph Stampfer, Michael Schmitz und Stephan Engels vor dem CVD-Ofen zum Wachsen von Graphen.

Forschern der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich ist es gelungen, Graphen nach einer neuen, industriell nutzbaren Methode herzustellen. Im Bild stehen (v.l.) die Forscher Luca Banszerus, Professor Christoph Stampfer, Michael Schmitz und Stephan Engels vor dem CVD-Ofen zum Wachsen von Graphen.

Foto: Peter Winandy/RWTH Aachen

Physiknobelpreisträger Klaus von Klitzing kann sich freuen wie ein Kind, wenn er mit einer neuen wissenschaftlichen Erkenntnis konfrontiert wird. Eine solche Gelegenheit gab es vor ein paar Jahren. Er klebte einen Streifen Tesafilm auf einen Grapitblock und zog ihn wieder ab. „Das ist tatsächlich Graphen“, staunte der Direktor am Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart. Diese verblüffend einfache Methode war die erste, die genutzt wurde, um das als Wundermaterial gepriesene Gitternetz aus sechseckig angeordneten Kohlenstoffatomen herzustellen. Für eine industrielle Produktion eignet sich das allerdings nicht.

Graphen scheidet sich im Vakuum auf Kupfer ab

Die Lösung fanden zwei Jungforscher, Luca Banszerus und Michael Schmitz, des 2. Physikalischen Instituts der RWTH Aachen sowie weitere Wissenschaftler der RWTH und des Forschungszentrums Jülich. Sie produzieren Graphen in einer Vakuumkammer, indem sie Methan, das Kohlenstoff enthält, atomfein zerstäuben. Es scheidet sich als perfektes bienenwabenförmiges Gitter auf einer Kupferfolie ab.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Instandhaltungsmanager*in (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF-Firmenlogo
Wissenschaftler (m/w/d) - angewandte NV-Magnetometrie und Laserschwellen-Magnetometer Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Freiburg im Breisgau Zum Job 
Rittal GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Prüfingenieur (m/w/d) Dynamik / Schwingungstechnik Rittal GmbH & Co. KG
Herborn Zum Job 
Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Konstrukteurin / Konstrukteur Maschinen und Anlagen Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG
Bad Säckingen Zum Job 
Deutsche Rentenversicherung Bund-Firmenlogo
Teamleiter*in Bauprojekte Elektrotechnik (m/w/div) Deutsche Rentenversicherung Bund
Stadtwerke Frankenthal GmbH-Firmenlogo
Energieberater (m/w/d) Stadtwerke Frankenthal GmbH
Frankenthal Zum Job 
Griesemann Gruppe-Firmenlogo
Lead Ingenieur Elektrotechnik / MSR (m/w/d) Griesemann Gruppe
Köln, Wesseling Zum Job 
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Bauingenieur:in Maßnahmenentwicklung Netze (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
PARI Pharma GmbH-Firmenlogo
Senior Projekt-/Entwicklungsingenieur (m/w/d) in der Konstruktion von Medizingeräten PARI Pharma GmbH
Gräfelfing Zum Job 
ABO Wind AG-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Umspannwerke 110kV für erneuerbare Energien ABO Wind AG
verschiedene Standorte Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Verkehrsbeeinflussungsanlagen Die Autobahn GmbH des Bundes
Hamburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleitung (m/w/d) Umweltmanagement und Landschaftspflege Die Autobahn GmbH des Bundes
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Angebotsmanagement VIVAVIS AG
Ettlingen, Berlin, Bochum, Koblenz Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur (w/m/d) Telematik-Infrastruktur Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
envia TEL GmbH-Firmenlogo
Serviceingenieur (Field Service Engineer) (m/w/d) envia TEL GmbH
Chemnitz, Halle, Kolkwitz, Markkleeberg, Taucha Zum Job 
Stadt Nordenham-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) der Richtung Bauingenieurwesen (Tiefbau, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserwirtschaft, Wasserbau) oder Umweltingenieurwesen oder staatlich geprüften Techniker (m/w/d) der Siedlungswasserwirtschaft Stadt Nordenham
Nordenham Zum Job 
envia TEL GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Datacenter Infrastruktur (m/w/d) envia TEL GmbH
ILF Beratende Ingenieure GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Konstruktiver Ingenieurbau / Objekt- und Tragwerksplanung ILF Beratende Ingenieure GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleiter/in - Planung auf BAB Betriebsstrecken (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Oldenburg Zum Job 
ILF Beratende Ingenieure GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Verkehrsanlagen Schwerpunkt Trassierung ILF Beratende Ingenieure GmbH
München, Essen Zum Job 

„Kupfer wirkt wie ein Wegweiser für den Kohlenstoff“, sagt Professor Rolf Mülhaupt vom Freiburger Materialforschungszentrums (FMF), das zur Albert-Ludwigs-Universität gehört. Mülhaupt ist einer der wichtigsten deutschen Graphenforscher.

Das Graphengitter auf der Folie zu platzieren ist kein großes Problem. Es zerstörungsfrei abzulösen schon. Bisher versuchen die Forscher es meist mit Säuren. Das funktioniert, denn eine der vielen Eigenschaften des Graphens ist seine Beständigkeit gegenüber ätzenden Flüssigkeiten. Doch derart abgelöste Gitter sind fast nie perfekt. Meist weisen sie Beulen oder Lücken auf.

Trennung mit extrem schwachen Kräften

Die Forscher aus Aachen und Jülich nutzen statt einer Säure die sogenannten Van-der-Waals-Kräfte, um Graphen und Kupfer zu trennen. Diese schwachen Kräfte bilden sich zwischen Atomen oder Molekülen. Sie wirken nur auf extrem kurze Entfernungen. Geckos beispielsweise nutzen sie, um an Wänden und Decken zu laufen. An ihren Füßen befinden sich Millionen feinste Härchen, die jeweils eine winzige Anziehungskraft auf den Untergrund haben.

Das mit der Geckomethode produzierte Graphen hat höchste Qualität. Außerdem lässt sich die Kupferfolie immer wieder verwenden, während sie durch Säuren geschädigt wird. Das spart bei einer späteren industriellen Herstellung Ressourcen und damit Geld.

Graphen ist vielfach fester als Stahl, lässt sich zur Herstellung von leistungsfähigen Stromspeichern und superschnellen Transistoren nutzen. Es macht Oberflächen kratzfest, Autoreifen abriebfest, Kunststoffe zu elektrischen Leitern und Materialien zur Wärmedämmmung noch effektiver, um nur einige Anwendungsmöglichkeiten zu nennen. Dazu ist aber eine kostengünstige Produktionstechnik notwendig. Die Aachen-Jülicher Forscherallianz könnte auf dem richtigen Weg sein.

Auch Uni Duisburg-Essen arbeitet an Verfahren zur Graphen-Herstellung

Auch die Universität Duisburg-Essen (UDE) arbeitet an der Herstellung von Graphen und hat im vergangenen Jahr eine Maschine in Dienst gestellt, mit der sich Graphen in größeren Mengen produzieren lässt.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.