Микроскопические техники позволяют выявить дефекты графена
 Изображения поверхности графена, полученные различными методами. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Впервые графен был получен в 2004 году группой ученых из Великобритании, которые произвели его методом «отслаивания» отдельных плоскостей кристаллической решетки от кристалла графита. Хотя исследователи таким образом создавали графен достаточно высокого качества, эта методика не может использоваться для производства удивительного материала в промышленных масштабах. Связано это с тем, что процесс требует огромных трудозатрат и длительного периода времени для реализации. При этом выход «полезного» продукта не превышает нескольких миллиграмм.
Не секрет, что на сегодняшний день существуют и другие (в том числе химические) методики производства графена. К примеру, фрагментация окисленного графита на листы оксида графена, которые впоследствии преображаются в обычный графен. Но эти методики всегда приводят к появлению дефектов в кристаллической структуре полученного материала. Связано это с тем, что химическая обработка в процессе производства разрушает гексагональную кристаллическую структуру, состоящую из атомов углерода. Альтернативный метод производства – разделение кристаллов графита на отдельные листы при помощи ультразвука. Подобные методики являются относительно недорогими и простыми, поэтому, по мнению многих исследователей, они могут быть использованы для получения листов графена в промышленных масштабах.
Предыдущие исследования уже показали, что проводимость графена снижается после такой обработки ультразвуком, скорее всего, также из-за появляющихся дефектов кристаллической решетки. Для более глубокого понимания процесса возникновения дефектов при воздействии на листы графена ультразвука команда исследователей из двух университетов США предприняла более детальное изучение полученных таким образом листов удивительного материала при помощи рамановского рассеяния, фотоэлектронной спектроскопии, сканирующей туннельной и атомно-силовой микроскопии. Впервые исследователи смогли не только визуализировать дефекты графена при помощи сканирующего туннельного микроскопа, но и отразить их химическую природу (с помощью фотоэлектронной спектроскопии). Подробные результаты работы были опубликованы в журнале ACS Nano.
Своими исследованиями ученые показали, что местные дефекты полученных листов графена действительно были вызваны воздействием ультразвука. Кроме того, листы оказываются достаточно сильно загрязнены всевозможными примесями, находящимися между слоями графена. Исследователи отмечают, что дефектов оказалось даже больше, чем они ожидали. В частности, фотоэлектронная спектроскопия показала, что полученный таким образом графен содержит много кислорода. Этот результат оказался неожиданным, потому что в процессе производства графен не подвергался никакому преднамеренному окислению. По мнению ученых, кислород также «ответственен» за уменьшение теплопроводности и проводимости, полученных таким образом листов графена.
Также по теме:
Источники: