• Yulia Mi

Ученые выяснили, почему не наступила «графеновая революция»

Кто: Королевский технологический университет; НИИ фундаментальных наук

Где: Мельбурн, Австралия; Иран

Где опубликовано: журнал Nature


Неувязочка


Графен – это материал, представляющий собой гексагональную двумерную кристаллическую решетку углерода. Его уникальные характеристики, такие как большая механическая жесткость, рекордно большая теплопроводность и высокая подвижность носителей заряды должны были произвести революцию в области микроэлектроники, если использовать графен вместо кремния в интегральных микросхемах. Однако, уже прошло 8 лет с тех пор, как ученые А. К. Гейм и К. С. Новоселов провели свои передовые опыты с двумерным графеном, а революции так и не произошло. Устройства на основе графена пока показывают не такие превосходные результаты, как ожидалось.


Кремний повсюду


Графен получают из одной из разновидностей графита. Природный графит содержит много примесей на основе кремния. Однако влияние этих примесей на характеристики графена и устройств на его основе до настоящего времени не учитывалось.


Команда ученых из Мельбурнского королевского технологического университета и иранского НИИ фундаментальных наук использовала атомно-силовую микроскопию для исследования количества примесей в графене, получаемом различными способами. Было выяснено, что эти загрязнители крайне устойчивы и единственный способ получить чистый беспримесный графен – это использовать чистый беспримесный графит.


Чем мешают примеси


На самом деле любое загрязнение изменяет характерные свойства графена, влияя на поверхностно-активный состояния и/или снижая доступную площадь поверхности. Это приводит к снижению работоспособности материала в тех применениях, где используется активная поверхность, например, сенсоры влажности на основе графена оказываются не достаточно чувствительными, а теоретическая емкость конденсаторов (550 Ф/г) выше, чем реальная (409 Ф/г).


a. поверхность чистого графена b. поверхность графена с примесями. Красным цветом показаны молекулы, которые могли бы взаимодействовать с поверхностью графена. Оранжевым цветом показаны примеси. Фото взято из научной статьи


Кроме того, наличие примесей приводит к тому, что каждый отдельный слой графена имеет различные свойства. Это все говорит о важности получения чистого беспримесного графена.

Единственный способ избежать загрязнения графена – это использовать чистое сырье, то есть беспримесный графит. Созданный учеными на основе чистого графена конденсатор имеет рекордную емкость, близкую к расчетной.


Надеемся, проведенные учеными исследования, будут приняты во внимание производителями графена, и теперь они будут использовать качественное сырье.


#графен #примеси #графит #свойстваграфена


Ссылка на научную статью: https://www.nature.com/articles/s41467-018-07396-3

Просмотров: 6

Подписаться на новости SCDAILY