Рис.1. a) Исходное соединение внедрения. b) Полученный легкорастворимый графен. с) Схема, иллюстрирующая процесс формирования графена из объёмного графита.
Рис.2. TEM-изображения и межплоскостные расстояния для образцов графена, полученных по обычной технологии послойного отслаивания (a) и приводимой в статье методике(b).
Рис.3. a) SEM-изображение полученного образца графена. Вставка: слева два раствора графена на основе SBDS и справа – на основе NMP. b) Прозрачная проводящая гибкая плёнка, выполненная из полученного графена. c,d) Зависимость электрического сопротивления от коэффициента пропускания водного раствора (с) и NMP раствора (d) как до, так и после обработки плёнок в азотной кислоте.
Графен
является на сегодняшний день одним из наиболее востребованных материалов для
создания наноэлектронных устройств (полевых транзисторов, резисторов и
т.д.), благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам: варьирование
ширины запрещённой зоны от значений, характерных для полупроводника, до –
изолятора, прозрачность и т.д. Однако широкому применению графена мешает в
основном трудность его получения и создание на основе отдельных графитовых монослоёв
устойчивых растворов.
Недавно
в журнале Advanced Materials была
опубликована статья, посвящённая решению указанной проблемы. Международная
группа учёных, в числе которых и наши соотечественники, предложили методику
синтеза графена из соединений внедрения графита, содержащих CF2*nClF2,
за счёт теплового удара, в результате которого происходит выделение газообразных
продуктов, состоящих в основном из фтор-хлор-алканов и расслаивание графита (рис.1).
При этом по данным просвечивающей электронной микроскопии указанный метод синтеза
приводит к большему расстоянию между
слоями графита, чем в случае обычного метода послойного отслаивания (рис.2), что спсобствует получению частиц с меньшим количеством слоёв.
Далее полученный графен был растворён в воде с добавлением ПАВа (додецилбензолсульфонат
натрия - SBDS)
и органическом растворителе – N-метилпирролидон
(NMP).
Стоит отметить, что в растворе графен может находиться более полугода. Далее графен
был нанесён на полимерную подложку и исследованы его свойства: электрическое
сопротивление и пропускание света. Для улучшения полученных характеристик и удаления
лишней органики образцы были выдержаны в растворе азотной кислоты (рис.3). В
результате чего был получен плёнка высокочистого графена с ~3,5 кОм/квадрат
и прозрачностью ~80%.
Учёные
надеются, что простота данного метода, а также высокое качество получаемого
продукта позволят сделать производство графен более выгодным и менее
ресурсоёмким.
С некоторыми замечаниями согласен - исправил.
---
На счёт размерности сопротивления, она представлена в статье так кОМ/"квадратик", т.е. вторая часть размерности просто неуказана, можно такую размерность оставить конечно.
На рисунке приведена размерность sq, которую можно трактовать по-размному, как площадь (только какую?!), как specific gravity (статья в лингве)...
подскажи, как лучше сделать - всё организуем...
---
Графеновуму будущему мешает многое, но на мой не очень-то просвещённый взгляд, для большинства нано- именно проблема получения наиболее актуальна.
---
на счёт диода, кстати, надо подумать...
первое, что приходит на ум, это диод Шоттки...
Просто робкие мысли:
поскольку листы графита бесконечной ширины - абстракция, речь идет о пластинках конечных размеров.
И если рассматривать графен как предел полициклической конденсированной ароматики, то несколько ограниченно узкометодологично и можно сказать, что запрещенная зона может варьироваться, особенно если вовлечь в рассмотрение соединения образующие комплексы с графеном (ну те которые интекалируются в графит, и которыми многие счастливы, а многие недовольны).
Александр Анатольевич,
Это подразумевалось как обще-философское утверждение в контексте
Я совсем не против и тех и других: хоть нобелевских лауреатов, хоть пионеров-пенсионеров.
Этим Нанометер и ценен, Владимир Владимирович!
В абстракте к A model for disorder in fluorine-intercalated graphite есть ответы на вопросы Евгения Алексеевича.
А так ооочень интересен Fujitsu tips first self-organizing carbon nanotube composite.
Японцы всегда были очень сильны в пироуплотнении.
Спасибо, Александр Анатольевич, замечательные ссылки!
Я не силен в графите/графене, поэтому приходиться ограничиваться/оставаться в рамках общих рассуждений
Александр,
Подразумевались две простыe идеи:
1) Уменьшение размера пластинок графита контролируемым окислением, что должно быть значительно легче, чем контролируемая конденсация ароматических колец.
Замечательная работа с Вашим соавторством показала, что окисление может выполняться изумительно контролируемо.
И если запрещенная зона будет определяться границей (моих знаний здесь не хватает, но сильный вклад границы мне представляется очень разумным), то просто замечательно - маленькие пластинки будет достаточно легко модифицировать по их наиболее активной периферии оборванных/окисленных связей.
2) Развивая идею окисления для допирования.
Я полностью согласен, что допирование донором (таким как калий и другие щелочные и щелочноземельные металлы) лишь эффективно добавит электроны графиту/графену и не уменьшит, как это не печально, его запрещенной зоны, а наоборот лишь улучшит его проводимость. Но почему доноры??
Эффективное допирование для уменьшения запрещенной зоны должно быть акцепторами (типа фтора, хлора и других окислителей).
Также может помочь и селективное гидрирование (и теоретические работы по изменению проводящих свойств графита я вроде как недавно видел краем глаза(?)).
То есть химически, если мы или образуем сильные акцепторые комплексы, или гидрируем/окислим контролируемо выбранную часть двойных связей (что теоретически можно осуществить и с сохранением гексагональной симметрии в бесконечных слоях), то мы должны суметь варьировать ширину запрещенной зоны до ее максимального размера, достигаемого скажем в пергидрированном или перфторированном графене (которые должны быть неплохими изоляторами!).
а наоборот лишь улучшит его проводимость - опечатка?
Да нет, не опечатка - недоумка!
Я так полагал (особо не задумываясь, поскольку аргументировал за акцепторы). Но когда Вы спросили - озадачился, взглянул на литературу и таки понял, что в первом приближении проводимость падает, но в целом еще больше озадачился. Вот, очень рад, что удалось найти в свободном доступе.
Можно вопрос: падение мобильности связано с влиянием допирующих катионов (калия, итп) или безотносительно?
путем использования сразу двух затворов, когда поле к двухслойному графеновому листу прикладывается одновременно сверху и снизу).
Ух ты, я почти понял
(Хотя всегда полагал, что транзистор - от слова "тр-р" (ну когда его подключаешь напрямую к сети (и особенно на 220 В) )
"благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам: варьирование ширины запрещённой зоны от значений, характерных для полупроводника, до – изолятора" пока мало соответствует реальному состоянию дел в этой области
Так Евгений Алексеевич Смирнов как раз кратко, емко и общедоступно отразил грядущие перспективы с присущим ему (и Нанометру) оптимизмом, жизнерадостностью и непоколебимой верой в торжество научного прогресса (и "счастья для всех")!
Александр,
Разумно понятно, что для допирования используется именно металлический (атомарный) калий.
А что мне непонятно и интересно: электрон по сути делокализуется на сопряженную систему пи-связей, которая претерпевает изменения, как-то проводимость/мобильность.
И тогда вопрос: изменится ли проводимость, если остаточный (пусть формально условный) катион будет или больших физических размеров (с делокализацией положительного заряда и минимизацией взаимодействий с компактными орбиталями графита) или хорошо сольвирован, THF или краунами к примеру? Кстати, как на проводимость графена влияют органические донорные растворители?
Или я как-то неправильно себе представляю и задаю неактуальные вопросы?
(Та статья про проводимость, при всей своей наглядности, чрезвычайно физическая - проводимость варьируется временем(!) допирования; суть допирующих взаимодействий в системе полностью опосредована. Ведь и дефекты (если правильные) могут быть полезны - наглядный пример тому проводимость полимеров с сопряженными двойными связями. Вот.)
Сам факт замечательной статьи про детектирование видел, но даже и не просматривал, к сожалению
Александр,
Да почему "потерянный sp2 атом углерода" в общем случае комплексов донорной или акцепторной природы (а не конкретной химической реакции - где все понятно и полностью согласен)??
Ну разве, например, в донорно-акцепторных комплексах (типа с TCQN), так любимыми многими, в том числе микроэлектрониками, наблюдается потеря ароматичности? А вот богатство свойств наблюдается!
Статью, ту замечательную немного просмотрел, многое стало понятно, хотя скорее и даже больше стало вопросов (извините, забыл добавить).
Взглянул: есть работы про комплексы TCQN с графеном (и даже нанорогами JPC, 2008, 112, 5416-5422)
Вот из свободного доступа:
Charge neutrality under ambient conditions in epitaxial graphene by molecular doping. Arxiv.org
Или вот, пожалуй, самое интересное (судя по названию и абстракту):
Chen, Wei; Chen, Shi; Qi, Dong Chen; Gao, Xing Yu; Wee, Andrew Thye Shen. Surface Transfer p-Type Doping of Epitaxial Graphene. Journal of the American Chemical Society (2007), 129(34), 10418-10422.
("a simple and effective method to nondestructively dope epitaxial graphene for future nanoelectronics applications" )
Будет очень интересно Ваше мнение о практической применимости.
Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров
В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.
Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.
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.
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.
