Физики научились синтезировать графен при комнатной температуре

24 января 2012 года

Корейские и американские физики разработали методику, которая позволяет создавать графеновые пленки при комнатной температуре на практически любой поверхности - на металлах, пластике и даже стекле, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Авторы статьи полагают, что их метод синтеза графена может стать основой для производства электроники и оптических устройств на базе этой формы углерода в ближайшем будущем.

Графен представляет собой одиночный слой атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей, напоминающих по своей геометрии структуру пчелиных сот. За создание графена, обладающего уникальными физико-химическими свойствами, работающие в Великобритании выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию 2010 года по физике.

Группа ученых под руководством Сун-Ен Квона (Soon-Yong Kwon) из Национального института науки и технологий в городе Ульсан (Корея) изобрели новый метод получения этого материала, который не требует нагрева исходных компонентов до тысячи градусов Цельсия и выше и позволяет использовать широкий набор подложек для его получения.

Как отмечают ученые, большинство современных методов синтеза графена включают в себя несколько сложных этапов. На первом этапе газообразные углеводороды или полимерная пленка нагреваются до температуры разложения в присутствии тонких пластинок меди или никеля, на которых осаждаются атомы углерода и превращаются в графен. После этого пленки графена отсоединяются от подложки и используются по назначению.

Квон и его коллеги использовали эту методику в качестве базы для своего метода получения графена. В этой технологии задействована примерно такая же пластинка из никеля, а в качестве источника атомов углерода выступает порошок из графита.

Никель наносится на поверхность настоящей подложки из кремния, стекла или пластика при помощи электронного напыления. После этого на "бутерброд" из металла и подложки наносится тонкий слой пасты из графита и этанола, и вся конструкция помещается в кварцевую сушилку. В ней заготовка нагревается до температуры 25-150 градусов Цельсия в течение нескольких минут, после чего никелевая пленка отделяется от графена химическим способом.

Как отмечают исследователи, графеновую пленку на поверхности всех материалов - стекла, кремния или пластика - можно получить уже при комнатной температуре, но эффективность напыления будет сильно отличаться. Так, пластик является самым удобным материалом для напыления графена - полноценная пленка образуется на его поверхности уже при 25 градусах Цельсия. Стекло и кремний требуют небольшого нагрева - до 160-200 градусов - для получения полноценной пленки из "нобелевской" формы углерода.

По словам ученых, в ходе этого процесса атомы углерода просачиваются сквозь "дырки" в структуре никелевой пленки, скапливаются в небольшие группы и распространяются по всей поверхности контакта никеля и подложки. Все свойства полученного материала соответствуют тем данным, которые были получены в ходе изучения графена, полученного классическим методом.