Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Образование лент графена. a. Схематическое представление процесса «раскрытия» МУНТ. b. Возможный химический механизм превращения МУНТ в наноленты графена. с. TEM-изображения, демонстрирующие превращения МУНТ в графен. d. AFM-изображения некоторых фрагментов нанолент графена. e. SEM-изображения ленты графена на кремниевой подложке.
Рис.2. Пошаговое «раскрытие» МУНТ с образование наноленты графена. a-e. TEM-изображения МУНТ после воздействия подкисленного перманганата калия в количестве: I – 100 масс. %, II – 200 масс. %, III – 300 масс. %, IV – 400 масс. %, V – 500 масс. %. {имеется в виду массовые проценты относительно углеродных нанотрубок} f. Зависимость среднего диаметра МУНТ от степени окисления (раскрытия) нанотрубки. g. Данные ATR-IR спектроскопии. h. Данные РФА.
Рис.3. Восстановление окисленных групп на поверхности нанолент графена. a. TEM-изображение восстановленной с помощью N2H4 наноленты графена. b. Данные UV-Vis спектроскопии водного раствора окисленного (красный) и восстановленного (синий) гидразином графена. с. Данные ATR-IR спектроскопии для исходных МУНТ (чёрный), окисленного графена (красный) и восстановленного графена (синий). d. Данные XPS для окисленного графена (красный) и восстановленного графена (синий).
Рис.4. Полевой транзистор на основе полученного материала графена. a. SEM-изображения устройства. b. Вольтамперная характеристика для устройств на основе графена: окисленного (красный), восстановленного гидразином (синий) и в токе водорода (зелёный). с. AFM-изображение другого устройства на основе двухслойного графена. d. Зависимости тока стока-истока (Isd), напряжения стока-истока (Vds) и напряжения на затворе (Vg) для устройства, указанного в пункте с.

Расстегнем нанотрубку

Ключевые слова:  графен, МУНТ, нанотрубки, УНТ

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

29 апреля 2009

С момента открытия такого удивительного материала как графен (1, 2, 3, 4, 5 и т.д.), было предложено множество способов получения монослоёв графита для применения в самых различных областях науки и техники. Однако и по сей день проблема синтеза графена является одним из основных камней преткновения на пути широкого внедрения данного материала в промышленность.

В работе, опубликованной недавно в Nature профессором Туром, Александром Синицким и другими молодыми исследователями из университета Райса (США), предложено использовать многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ) в качестве прекурсора для синтеза лент графена. Идея методики заключается в том, что под действием перманганата калия в серной кислоте при повышенных температурах двойные связи С-С в нанотрубке могут окислиться с образованием кетогрупп, и нанотрубка, подобно zip-застёжке (застежке-молнии), раскрывается (рис.1,2). {Следует отметить, что одностенные углеродные нанотрубки также подходят для данной методики синтеза}. После такого «вскрытия» МУНТ на краях образовавшихся плоскостей графена находятся окисленные группы, присутствие которых может негативно сказаться на проводимости графеновых лент. Для предотвращения этого авторы провели восстановление этих групп гидразином (рис.3) и в токе водорода, после чего применили полученный материал для создания полевого транзистора (рис.4).

Дальнейшее развитие методов получения графена, в том числе и промышленных, в скором будущем позволит создавать более миниатюрные электронные устройства с крайне низким энергопотреблением.




Комментарии
Трусов Л. А., 29 апреля 2009 05:43 
ну наконец-то
В смысле, ну наконец-то Саша Синицкий опубликовал еще одну статья в Природе? Наверное, они и еще будут, Тур пишет статьи в Nature, как в свой домашний журнал, да и работы замечательные.
наконец-то перевели...
Что-то я в смятении (увы, доступа к статье нет). Как это "весовой процент > 100%"? Отношение веса перманганата в растворе к весу раствора больше единицы (A>A+B)?


P.S. или это "относительно чего-то"? Как, например, у красителей - в паспорте может быть написано "содержание основного вещества - 180%" (т.е. по отношению к окрашивающей способности образца-эталона, принятой за 100%).
ура ура
Мда...
500% это как-то закруто получается. Типа суспензия марганцовки в оксиде марганца или марганцевой кислоте. Более "300%" смысла не имеет.
Может это означает 5 кратный избыток реагента по отношению к нанотрубкам?
Палии Наталия, 29 апреля 2009 13:33 
Наверное, лучше спросить у одного из авторов, Александра Синицкого (?)
"на пять масс перманганата приходится 1 масса воды" - это 5/(5+1)*100 = 83,3 wt%
Или новую размерность концентрации изобрели?
Кстати, авторы использовали раствор не в воде, а в концентрированной серной кислоте - там перманганата практически нет, только оксид Mn(VII).

Или, как подметил Александр Ринатович, это суспензия перманганата в оксиде Mn(VII) (который есть жидкость).
Если кто из авторов разъяснит - будет здорово (когда только доберутся), но может кто из прочитавших статью понял?
"In a typical procedure, MWCNTs (150 mg, 12.5 mequiv. carbon) were suspended in 150 ml of concentrated H2SO4 for 1 h to 12 h. KMnO4 (750 mg, 4.75 mmol) was then added and the mixture allowed to stir for 1 h at room temperature. The reaction was then heated in an oil bath at 55 °C for 30 min."

Это, случаем, не пятикратный ли избыток перманганата имелся в виду? Евгений Алексеевич (мл.), Вы бы хоть читали то, что пишете, перед тем, как публиковаться.
fozgen, 29 апреля 2009 19:27 
Судя по подробному описанию пошагового
окисления в конце статьи речь идет о отношении
массы перманганата к массе MWCNT. То есть 5-ти
кратный избыток, как написал Ш.О.Г.
Палии Наталия, 30 апреля 2009 13:34 
Александр, спасибо за разъяснения.
Еще раз убедилась, что в NATURE нужно внимательно читать и дополнения - Supplementary Info (которые выложены к статьям только на сайте NATURE.com - и электронная версия статьи получается более полной, чем печатная)
Mayorov Alexander Sergeevich, 25 июня 2009 22:54 
Я не химик, поэтому статья почти понравилась. Идея всё-таки до конца не доведена. А как хотелось увидеть первый метод получения нанолент с фиксированным типом границ.
ИМХО Рис. 4 в статье лишний. Правда без него, наверное в журнал бы не приняли.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Вглубь материи
Вглубь материи

Дистанционный лекторий ФНМ МГУ
Опубликованы приглашения на 4 интересные лекции онлайн лектория проекта дистанционного образования факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова на ближайшую неделю.

Евгений Кац: Перовскит, загадка названия и история открытия
28 мая 2020 г. в 18:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоялась онлайн лекция известного ученого, профессора Евгения Каца (Ben-Gurion University of the Negev) "Перовскит, загадка названия и история открытия", который известен не только своими выдающимися научными достижениями в области химии твердого тела, углеродных наноматериалов, перовскитной фотовольтаики, но и большим вкладом в популяризацию науки.

М.Гретцель "The stunning rise of perovskite solar cells"
28 мая 2020 г. в 19:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоялась онлайн лекция всемирно известного ученого, профессора М.Гретцеля (Федеральная политехническая школа Лозанны) "The stunning rise of perovskite solar cells".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии
Гудилин Е.А., Горбунова Ю.Г., Калмыков С.Н.
Отделение химии и наук о материалах РАН, а также химический факультет и факультет наук о материалах МГУ инициируют реализацию открытого образовательного проекта «Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии». В рамках проекта ведущие ученые, члены Российской и международных Академий, видные представители вузовской науки прочитают тематические образовательные лекции по химии, науках о материалах, современным подходам в биологии и медицине. Видеозаписи лекций будут размещены в открытом доступе и могут быть использованы ВУЗами в основной и дополнительной образовательных программах, а также для самоподготовки и мотивации студентов и аспирантов на будущие научные достижения.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.