1. Методы получения

1.1 Механический

При механическом воздействии на высокоориентированный пиролитический графит или киш-графит можно получить плёнки графена вплоть до ~100 мкм. Сначала тонкие слои графита помещают между липкими лентами и отщепляют раз за разом тонкие плёнки графита, пока не будет получен достаточно тонкий слой (среди многих плёнок могут попадаться и однослойные, которые и представляют интерес). После отшелушивания скотч с тонкими плёнками графита и графена прижимают к подложке окисленного кремния. При этом трудно получить плёнку определённого размера и формы в фиксированных частях подложки (горизонтальные размеры плёнок составляют обычно около 10 мкм).Найденные с помощью оптического микроскопа (они слабо видны при толщине диэлектрика 300 нм) плёнки подготавливают для измерений. С помощью атомно-силового микроскопа определяют реальную толщину плёнки графита (она может варьироваться в пределах 1 нм для графена). Графен можно также определить при помощи рамановского рассеяния света или измерением квантового эффекта Холла. Используя электронную литографию и реактивноеплазменное травление, задают форму плёнки для электрофизических измерений (холловский мост для магнитотранспортных измерений).

1.2 Химический

Кусочки графена также можно приготовить из графита, используя химические методы. Для начала микрокристаллы графита подвергаются действию смеси серной и соляной кислот. Графит окисляется, и на краях образца появляются карбоксильные группы графена. Их превращают в хлориды при помощи тионилхлорида.

Затем под действием  октадециламина  в растворах тетрагидрофурана, тетрахлорметана и дихлорэтана они переходят в графеновые слои толщиной 0,54 нм. Этот химический метод не единственный, и, меняя органические растворители и химикаты, можно получить нанометровые слои графита.

2. Перспективы применения

Считается, что на основе графена можно сконструировать баллистический транзистор. В марте 2006 года группа исследователей из технологического института штата Джорджии заявила, что ими был получен полевой транзистор на графене, а также квантово-интерференционный прибор. Исследователи полагают, что благодаря их достижениям в скором времени появится новый класс графеновой наноэлектроники с базовой толщиной транзисторов до 10 нм. Данный транзистор обладает большим током утечки, то есть нельзя разделить два состояния с закрытым и открытым каналом.

Использовать напрямую графен при создании полевого транзистора без токов утечки не представляется возможным благодаря отсутствию запрещённой зоны в этом материале, поскольку нельзя добиться существенной разности в сопротивлении при любых приложенных напряжениях к затвору, то есть не получается задать два состояния пригодных для двоичной логики: проводящее и непроводящее. Сначала нужно создать каким-нибудь образом запрещённую зону достаточной ширины при рабочей температуре (чтобы термически возбуждённые носители давали малый вклад в проводимость). Один из возможных способов предложен в работе. В этой статье предлагается создать тонкие полоски графена с такой шириной, чтобы благодаря квантово-размерному эффекту ширина запрещённой зоны была достаточной для перехода в диэлектрическое состояние (закрытое состояние) прибора при комнатной температуре (28 мэВ соответствует ширине полоски 20 нм). Благодаря высокой подвижности (имеется в виду, что подвижность выше чем в кремнии, используемом в микроэлектронике) 104 см²·В−1·с−1 быстродействие такого транзистора будет заметно выше. Несмотря на то, что это устройство уже способно работать как транзистор, затвор к нему ещё не создан.

Другая область применения заключается в использовании графена в качестве очень чувствительного сенсора для обнаружения отдельных молекул химических веществ, присоединённых к поверхности плёнки. В этой работе исследовались такие вещества, как NH3, CO, H2O, NO2. Сенсор размером 1 мкм × 1 мкм использовался для детектирования присоединения отдельных молекул NO2 к графену. Принцип действия этого сенсора заключается в том, что разные молекулы могут выступать как доноры и акцепторы, что в свою очередь ведёт к изменению сопротивления графена. В работе теоретически исследуется влияние различных примесей (использованных в отмеченном выше эксперименте) на проводимость графена. Ещё одна перспективная область применения графена — его использование для изготовления электродов в ионисторах (суперконденсаторах) для использования их в качестве перезаряжаемых источников тока. Опытные образцы ионисторов на графене имеют удельную энергоёмкость 32 Вт·ч/кг, сравнимую с таковой для свинцово-кислотных аккумуляторов (30−40 Вт·ч/кг)

Недавно был создан новый тип светодиодов на основе графена (LEC). Процесс утилизации новых материалов экологичен при достаточно низкой цене.

Графан

Новый материал, теоретическое предположение о существовании которого было выдвинуто давно, создали ученые из Манчестерского университета. Графан, как его назвали исследователи, открывает широкие перспективы перед наноэлектроникой и водородной энергетикой. 

В микроэлектронике давно используется материал под названием графен, который обладает замечательными полупроводниковыми средствами и может хранить информацию. Однако ограниченные полупроводниковые функции не позволят широко применять графен в электронике. Он не способен превращаться в стабильный диэлектрик, а значит идеально ровный и сверхпрочный материал не может быть использован для создания электронных схем. 

Теоретическое решение проблемы предложили давно. Ученые рассчитали, что если к каждому атому углерода в графеновой решетке присоединить атом водорода, то получится отличный диэлектрик. Кроме того, он может послужить для надежного и долговременного хранения водорода, необходимого для дальнейшего развития водородной энергетики. В 2004 году потенциальная стабильность нового материала была доказана, однако ни одна попытка синтезировать графан в лабораторных условиях не увенчалась успехом. Для присоединения водорода к графену потребовалась очень высокая температура, которая побочно разрушает кристаллическую структуру материала. Но ученые из Манчестерского университета применили электрический импульс и добились-таки своего. 

Полученный материал – графан решает сразу две проблемы. В наноэлектронике он позволяет создавать печатные схемы прямо на листе материала – для прорисовки контактных дорожек достаточно испарить водород в заданном месте при помощи лазера. Кроме того, графановые листы могут послужить отличным хранилищем водорода для целей энергетики. Возможно, именно на них будут построены топливные элементы нового поколения. Первые испытания графана в наноэлектронике дали повод для оптимистических оценок. Не исключено, что уже в ближайшем будущем компьютерные процессоры будут делать не из стандартного кремния с примесями, а из графановых пластин, что приведет к сокращению энергопотребления и уменьшит выброс излишнего тепла. 

Сегодня размышления о применении графана находятся на начальном этапе. Перспективы его использования в микро- и наноэлектронике пока не до конца изучены, однако у ученых появились вполне осознанные мысли о новых топливных технологиях на основе графана. Огромная плотность атомов водорода в графане привлекает внимание ученых с целью разработки графеновых хранилищ водорода. Таким образом, графан является новым  перспективным материалом в нанотехнологиях, что требует его глубокого теоретического и  экспериментального исследования.