Дырчатый графен снизу доверху

Coatings Today
14.09.2018 403

Просверливание крошечных отверстий в графене оказывает сильное воздействие на этот поразительный материал. Поры не только превращают полуметаллический материал в полупроводник, но и трансформируют графен из самых непроницаемых однослойных тонких пленок в самый эффективный фильтр. Но производство пористого графена – непростая задача. Однако недавно исследователям удалось разработать средство синтезирования пористого графена с высокой точностью.

Команда исследователей из Каталонского института нанонауки и нанотехнологий (ICN2), Высшего совета по научным исследованиям Испании (CSIC), Барселонского института науки и техники (BIST), Университета Сантьяго-де-Компостела, Международного центра физики Donostia (DIPC), Баскского фонда науки Ikerbasque и Каталонского научно-исследовательского института (ICREA) объединили химию в растворе с синтезом на поверхности для создания нанопористого графена.

«Мы использовали подход «снизу вверх» на поверхности, начиная с органических молекул, и показали, что конечный материал демонстрирует более высокое качество по сравнению с нанопористым графеном, который был получен с помощью альтернативного процесса по технологии "сверху-вниз". Качество материала имеет решающее значение для использования нанопористых графеновых мембран в качестве “умных” фильтров и датчиков (с искусственным интеллектом)», – рассказал Сезар Морено, ведущий автор исследования.

Ключевым аспектом синтеза является то, что простой трехстадийный процесс создает упорядоченные массивы пор, разделенных лентами, которые могут быть понижены до диапазона 1 нм. Сначала графеновые наноразмерные ленты синтезируются с использованием хорошо известного метода. Затем наноленты соединяются по боковой линии с использованием высоко воспроизводимой и селективной реакции перекрёстного сочетания. Этот шаг опирается на тщательно разработанный исходный прототип, который определяет края нанолент и гарантирует высокую продуктивность. Поверхность катализатора, которым в этом случае является Au (111), также была тщательно выбрана для обеспечения необходимого уровня контроля.

Первая ступень нагрева полимеризует исходные молекулы в линейные цепи; вторая, при несколько более высокой температуре, создает плоские графеновые наноленты из выровненных полимерных цепей; и третья ступень нагрева при ещё более высокой температуре соединяет ленты в нанопористые графеновые листы.

Листы, изготовленные по этому методу, могут достигать 50 нм × 70 нм с однородной структурой пор 0,4 нм × 0,9 нм при очень высокой концентрации (480 × 103 пор на м2). Эта уникальная структура обеспечивает ширину запрещённой энергетической зоны (пробел в ленте), одномерную анизотропию и локальные электронные состояния, которые могут быть использованы для транспортировки или зондирования.

После переноса на диэлектрические подложки этот универсальный многофункциональный материал может найти множество применений, полагают исследователи, от полевых транзисторов до гибкой, прозрачной электроники, оптоэлектроники или разделительных мембран для опреснения воды, очистки загрязнений или газоразделения.

 «Одним из самых значительных атрибутов нашего нанопористого графена является его ширина запрещённой энергетической зоны в 1 эВ, которая очень похожа на ту, что у кремния, и отличается от той, что у непористого графена», – поясняет Морено. «Открытие запрещенной зоны в графене является фундаментальным требованием для наноэлектронной и оптоэлектронной области применений».

Более того, точная до атома форма и нанометровая шкала пор, в сочетании с общей непроницаемостью графена, делают этот материал высокоселективным молекулярным фильтром.

«Избирательную способность можно усилить путем управления функционализацией (принцип управления) пор». Эта функция может обеспечить использование в более уникальных областях применения, таких как даже электрическое секвенирование (определение последовательности) ДНК.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Сверхгидрофобное полидофаминовое покрытие на хлопчатобумажной ткани
Сверхгидрофобное полидофаминовое покрытие на хлопчатобумажной ткани
Исследователи неожиданно смогли создать прочное, сверхгидрофобное покрытие на основе полидофамина в процессе стандартного осаждения на…
Coatings Today
26.01.2021
241
Объявлены партнеры и дата начала строительства по проекту Hyperloop
Объявлены партнеры и дата начала строительства по проекту Hyperloop
Компания Hyperloop Transportation Technologies объявила об утверждении проектно-конструкторской фирмы Dar Al-Handasah (компания-учредитель Dar Group) в…
Coatings Today
23.04.2019
515
Неожиданное открытие может изменить способ использования никеля
Неожиданное открытие может изменить способ использования никеля
Никель — один из самых распространенных элементов на земле. Он твердый, но пластичный, проявляет магнитные…
Coatings Today
10.09.2019
581
Поставка систем хранения водорода для автобусов на топливных элементах
Поставка систем хранения водорода для автобусов на топливных элементах
Системы хранения водорода, включая баллоны типа IV, будут поставляться европейскому производителю автобусов с 2021 по…
Coatings Today
14.12.2021
141
Шотландская ракетная база раскрывает передовые методы производства материалов
Шотландская ракетная база раскрывает передовые методы производства материалов
Компания Orbex приоткрыла завесу над своей шотландской ракетной базой, оборудованием для намотки углеродного волокна и…
Coatings Today
29.12.2019
365
Новое долговечное покрытие для оборудования в сфере пищевой промышленности
Новое долговечное покрытие для оборудования в сфере пищевой промышленности
Листовой металл и металлические детали в пищевой промышленности регулярно подвергаются трению и износу. Компания igus…
Coatings Today
05.04.2021
469
Новые исследования противокоррозионных покрытий
Новые исследования противокоррозионных покрытий
В марте ученые из Центра материаловедения и исследования побережья им. Гельмгольца в Гестахте, Германия, разработали…
Coatings Today
14.12.2021
113
Rosmould | Rosplast 2022 пройдут в Москве 7-9 июня 2022 года 
Rosmould | Rosplast 2022 пройдут в Москве 7-9 июня 2022 года 
Совсем скоро в Москве, в МВЦ «Крокус Экспо» пройдут главные российские выставки в области промышленного…
26.05.2022
484
Перенос Петербургской технической ярмарки и выставки инноваций HI-TECH
Перенос Петербургской технической ярмарки и выставки инноваций HI-TECH
Петербургская техническая ярмарка, совместно с выставкой Hi-Tech, переносится в соответствии с распоряжением Правительства. Официальное письмо…
Coatings Today
16.03.2020
339