Исследователи предложили методику синтеза графена из монооксида углерода
Специалисты из Сколтеха, МФТИ, Института физики твердого тела РАН, Университета Аалто и других научно-исследовательских организаций предложили методику синтеза графена, в которой они использовали монооксид углерода в качестве исходного материала. Метод позиционируется в качестве дешёвое быстрого способа производства качественного графена на относительно простом оборудовании. Получаемый графен может быть использован в электронных схемах, газовых датчиков, оптике и т. д. Результаты своего исследования они опубликовали в журнале Advanced Science.
Стандартной технологией синтеза графена является химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Графен представляет собой лист атомов углерода толщиной в один атом с сотовым расположением. Материал имеет чрезвычайно полезные свойства для использования в электронике и многих других направлениях. CVD обычно включает атомы углерода, которые отрывают молекулы газа и оседают на подлодке в виде монослоя. Процесс происходит в вакуумной камере. В качестве субстрата используется медь, а применяемые газы – это углеводороды (метан, пропан, ацетилен, спирт и т. д.).
Новая методика смотрится более выигрышной, благодаря принципу так называемого самоограничения. При высоких температурах молекулы монооксида углерода имеют тенденцию распадаться на атомы углерода и кислорода, когда они оказываются в непосредственной близости от медной подложки. Как только первый слой кристаллического углерода осаждается и отделяет газ от подложки, данная тенденция ослабевает. В результате, процесс естественным образом благоприятствует образованию монослоя. CVD на основе метана может действовать самоограничивающимся образом, но в меньшей степени.
Предложенная методика исключает риск возгорания, благодаря чему отпадает необходимость в создании вакуума. Оборудование работает при атмосферном давлении, что упрощает его по сравнению со стандартной техникой для CVD. Упрощённый дизайн оборудования обеспечивает более быстрый процесс синтеза. Учёные говорят, что с момента взятия куска меди до извлечения графена проходит всего 30 минут. В результате того, что отпадает потребность в высококлассным оборудование для создания вакуума, вся установка для получения графена будет стоить не более 1000$.
Помимо стандартных применений графена, существуют также перспективные возможности его использования, связанные с медной подложкой, без удаления металла. По сравнению с метаном угарный газ имеет более высокую энергию сцепления с металлом. Это значит, что в процессе осаждения графен одновременно защищает слой меди от химических реакций и придает ему структуру, создавая высокоразвитую металлическую поверхность, обладающую отличными каталитическими свойствами. В этом же контексте будут работать такие металлы, как рутений и палладий, что открывает путь для создания новых материалов с необычными поверхностями.
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
