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.

„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.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Staatliches Baumanagement Hannover-Firmenlogo
Ingenieure (m/w/d) Elektrotechnik Staatliches Baumanagement Hannover
Hannover Zum Job 
Koehler Paper-Firmenlogo
Produktionsingenieur (m/w/d) Papier Koehler Paper
Gottlob Brodbeck GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauingenieur - Oberbauleiter Rohbau (m/w/d) Gottlob Brodbeck GmbH & Co. KG
Metzingen Zum Job 
Gottlob Brodbeck GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauingenieur/Bautechniker - Bauleiter Rohbau (m/w/d) Gottlob Brodbeck GmbH & Co. KG
Stuttgart Zum Job 
Gottlob Brodbeck GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauingenieur/Bautechniker - Bauleiter Rohbau (m/w/d) Gottlob Brodbeck GmbH & Co. KG
Metzingen Zum Job 
Brodbeck Service und Verwaltung GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Technischer Einkäufer (m/w/d) Brodbeck Service und Verwaltung GmbH & Co. KG
Metzingen Zum Job 
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF-Firmenlogo
Ingenieur Mikroelektronik - Hochfrequenztechnik / Messtechnik (all genders) Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Freiburg im Breisgau Zum Job 
Hirschvogel Holding GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker als Planer Qualitätsmanagement für Kundenprojekte (m/w/d) Hirschvogel Holding GmbH
Denklingen Zum Job 
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY-Firmenlogo
Scientist for FPGA-based RF signal processing and control (m/f/d) Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
Hamburg Zum Job 
JOST-Werke Deutschland GmbH-Firmenlogo
Manager Testing & Prototyping Global | Mechanical Systems (m/w/d) JOST-Werke Deutschland GmbH
Neu-Isenburg (bei Frankfurt a. M.) Zum Job 
kbo-Donau-Altmühl-Kliniken gGmbH-Firmenlogo
Bautechniker (m/w/d) kbo-Donau-Altmühl-Kliniken gGmbH
Ingolstadt, Taufkirchen, Freising, Eichstätt Zum Job 
Landesanstalt für Altlastenfreistellung des Landes Sachsen-Anhalt-Firmenlogo
Projektmanager Altlastensanierung (m/w/d) Landesanstalt für Altlastenfreistellung des Landes Sachsen-Anhalt
Magdeburg Zum Job 
STEULER-KCH GmbH-Firmenlogo
Technischer Vertriebsmitarbeiter Export - Surface Protection (m/w/d) STEULER-KCH GmbH
Siershahn Zum Job 
Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH-Firmenlogo
Bereichsleiter Qualitätsmanagement (m/w/d) Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Nordrach Zum Job 
Henkel AG & Co. KGaA-Firmenlogo
Business Development Manager - Western Europe (d/f/m) Henkel AG & Co. KGaA
Düsseldorf Zum Job 
Henkel AG & Co. KGaA-Firmenlogo
Projektingenieur Kraftwerk (d/m/w) Henkel AG & Co. KGaA
Düsseldorf Zum Job 
Henkel AG & Co. KGaA-Firmenlogo
Field Application Engineer Personal Hygiene EIMEA (d/f/m) Henkel AG & Co. KGaA
Düsseldorf Zum Job 
Henkel AG & Co. KGaA-Firmenlogo
SAP Business Technology Platform Engineer (d/f/m) Henkel AG & Co. KGaA
Düsseldorf Zum Job 
STEULER-KCH GmbH-Firmenlogo
Site Manager / Construction Manager International - Surface Protection (m/w/d) STEULER-KCH GmbH
Siershahn Zum Job 
Uhl Projektbau GmbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) im Hochbau / Schlüsselfertigbau (Bauingenieur, Hochbautechniker, Architekt o. ä.) Uhl Projektbau GmbH
Maikammer Zum Job 

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.