DE19382146T1 - Amorphe hochporöse folie mit reduziertem graphenoxid und deren anwendungen - Google Patents

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Abstract

Amorphe reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht mit einer Gesamtdicke von 20 nm bis 5 Mikrometer, die Poren aufweist, die einen Durchmesser von gleich oder weniger als 10 nm haben, gemessen durch Steilwinkel-Ring-Dunkelfeld-Rastertransmissionselektronenmikroskopie (HAADF-STEM).

Claims (15)

  1. Amorphe reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht mit einer Gesamtdicke von 20 nm bis 5 Mikrometer, die Poren aufweist, die einen Durchmesser von gleich oder weniger als 10 nm haben, gemessen durch Steilwinkel-Ring-Dunkelfeld-Rastertransmissionselektronenmikroskopie (HAADF-STEM).
  2. Amorphe reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht nach Anspruch 1, die ein Röntgenbeugungsspektrum aufweist, in dem ein Peak bei 11 ± 0,5, σ = 4, Grad 2 Theta, gemessen in einem Röntgendiffraktometer mit CuKa-Strahlung (1,540598 Å), die charakteristisch für nicht reduziertes Graphenoxid ist, im Wesentlichen fehlt.
  3. Amorphe reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 2, die einen charakteristischen ringförmigen Fingerabdruck eines amorphen Materials im Muster einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) einer hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskopie-(HRTEM)-Aufnahme zeigt.
  4. Amorphe reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die, wenn sie in einer Elektrode mit einem Durchmesser von etwa 25 Mikrometer verwendet wird, in der Lage ist, eine Ladungsinjektionsgrenze (CIL) von 2 bis 10 mC/cm2 und/oder eine Impedanz von 10 bis 100 kΩ bei einer Frequenz von 1kHz in einem elektrolytbasierten System bereitzustellen.
  5. Amorphe reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die einen oberen Abschnitt, einen Hauptabschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei der obere Abschnitt und der untere Abschnitt unabhängig voneinander jeweils eine Dicke von 2 bis 6 nm haben.
  6. Amorphe reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht nach Anspruch 5, wobei die elementare Zusammensetzung des Hauptabschnitts im Wesentlichen aus Kohlenstoff in einer Menge gleich oder mehr als etwa 85% der atomaren Zusammensetzung und Sauerstoff in einer Menge gleich oder weniger als etwa 15% der atomaren Zusammensetzung besteht.
  7. Amorphe reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei die elementare Zusammensetzung von jeweils dem oberen Abschnitt und unteren Abschnitt der Dünnschicht unabhängig voneinander im Wesentlichen aus Kohlenstoff in einer Menge von 60 % oder weniger der atomaren Zusammensetzung und Sauerstoff in einer Menge von 30 % oder mehr der atomaren Zusammensetzung besteht.
  8. Elektrisch rückkontaktierte leitfähige Struktur aus reduziertem Graphenoxid (rGO), welche die amorphe reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einen zusätzlichen leitfähigen Träger aufweist, auf dem das rGO abgeschieden ist.
  9. Elektrisch rückkontaktierte leitfähige Struktur nach Anspruch 8, wobei der zusätzliche leitfähige Träger aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Metall, einem Einschicht-Graphen (SLG), einem Graphen mit wenigen Schichten (FLG) und einem Mehrschicht-Graphen (MLG) besteht.
  10. Verfahren zur Herstellung der amorphen reduzierten Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welches die folgenden Schritte umfasst: i) Filtern einer Graphenoxid-(GO)-Lösung durch eine poröse Membran, wodurch eine GO-Dünnschicht auf der Oberseite der Membran gebildet wird; ii) Übertragen der GO-Dünnschicht von der Membran auf ein Opfersubstrat, wobei die GO-Dünnschicht zwischen der Membran an der Oberseite und dem Opfersubstrat an der Unterseite angeordnet wird; iii) Entfernen der Membran, wobei die GO-Dünnschicht am Opfersubstrat haften bleibt; iv) hydrothermisches Reduzieren der GO-Dünnschicht, um ein reduziertes GO-Material (rGO) zu bilden; und v) Ablösen des rGO-Materials vom Opfersubstrat.
  11. Verfahren zur Herstellung der elektrisch rückkontaktierten leitfähigen Struktur aus reduziertem Graphenoxid (rGO) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, welches die folgenden Schritte umfasst: i') Filtern einer Graphenoxid-(GO)-Lösung durch eine poröse Membran, wodurch eine GO-Dünnschicht auf der Oberseite der Membran gebildet wird; ii') Übertragen der GO-Dünnschicht von der Membran auf die zusätzliche leitfähige Schicht, wobei die GO-Dünnschicht zwischen der Membran an der Oberseite und der zusätzlichen leitfähigen Schicht an der Unterseite angeordnet wird; iii') Entfernen der Membran, wobei die GO-Dünnschicht an der zusätzlichen leitfähigen Schicht haften bleibt; und iv') hydrothermisches Reduzieren der GO-Dünnschicht, um ein reduziertes GO-Material (rGO) zu bilden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei die hydrothermische Reduktion in einem geschlossenen Behälter in einem Autoklaven durchgeführt wird und die GO-Dünnschicht nicht in direktem Kontakt mit Wasser steht.
  13. Elektronische Vorrichtung zum Detektieren, Empfangen und/oder Induzieren von elektrischen Signalen, aufweisend die amorphe reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Dünnschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder das elektrisch rückkontaktierte, leitfähige reduzierte Graphenoxid-(rGO)-Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 8 bis 9.
  14. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der es sich um eine neuronale Elektrode handelt.
  15. Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 14, die ein flexibles, mit Leiterbahnen strukturiertes Substrat, auf dem die rGO-Dünnschicht oder die elektrisch rückkontaktierte leitfähige rGO-Struktur abgeschieden ist, und eine Einkapselungsschicht mit Öffnungen auf der Oberseite aufweist.
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