Ученые нашли новый тип льда между слоями графена
 Схематическое изображение процесса проникновения воды через листы оксида графена. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Так называемый «двухслойный» лед – это недавно обнаруженный тип льда, который может формироваться только в особых условиях, к примеру, между двумя параллельными двумерными пластинами с фиксированным расстоянием между ними, где пространственные ограничения препятствуют образованию обычного трехмерного льда (молекулярная структура которого хорошо изучена). До сих пор характеристики этого льда были достаточно плохо изучены, поскольку ученым в деталях не были известны условия получения данного материала. Известно, что «двухслойный» лед удается получить не при любых пространственных ограничителях.
Согласно атомистической модели, разработанной совместной группой ученых из Korea Institute for Advanced Study (Коря) и Radboud University Nijmegen (Нидерланды), сообщившей об обнаружении двухслойного льда между двумя слоями оксида графена, такая форма льда образуется благодаря тому, что параметры решетки этого материала практически совпадают с параметрами кристаллической решетки самого льда.
Как считают ученые, их находка интересна сама по себе, поскольку является примером сложного процесса кристаллизации: несмотря на достаточно слабые связи между графеном и водой, первый обеспечивает матрицу, которая, фактически, направляет процесс в направлении формирования «двухслойного» льда. Интересно, что при использовании восстановленного оксида графена, в котором расстояние между слоями – лишь 0,6 нм, в итоге формируется только один слой льда. Если же задействуется не восстановленный оксид (с расстоянием между пластинами более 0,9 мм), вполне может сформироваться второй слой льда.
Расчеты ученых показывают, что прослойка между функционализированными листами графена может изменяться непрерывно, стало быть, они могут гибко управлять количеством слоев льда, которые должны сформироваться в ходе кристаллизации. Это позволит глубже изучить получаемые структуры.
Наиболее интересным открытием, сделанным в рамках работы совместной научной группы, был тот факт, что второй слой льда может скользить по поверхности первого по траектории, напоминающей зигзагообразную структуру самого графена. Это явление означает, что вода каким-то образом проникает через слои графена. Стоит отметить, что данный факт был выявлен ранее (в рамках предыдущих исследований), но до сих пор он так и не объяснен. Действительно, некоторое время назад та же команда из Великобритании, что в свое время первой получила графен на практике, отчиталась об эксперименте, в рамках которого вода достаточно быстро и полностью проходила через пленку оксида графена, в то время как пленка полностью задерживала любые другие газы и жидкости.
Как считают сами ученые, полученные результаты помогут в развитии технологии создания фильтров и селективных мембранных сепараторов на основе графена. Кроме того, легированный азотом графен, а также листы графена, размещенные на металлических подложках, являются хорошими катализаторами для ряда химических реакций. Как считают исследователи, формирование ледяной прослойки между двумя слоями графена может существенно изменить в лучшую сторону каталитические свойства материала. Помимо этого, сочетание графена и льда может выступать в качестве эффективного антикоррозийного покрытия.
На сегодняшний день исследователи заняты изучением того, как соседство с графеном влияет на другие полярные жидкости. Одновременно с этим продолжаются исследования получаемого многослойного льда.
Также по теме:
- «Атомный коллапс» в графене
- Ученые создали высокочастотный наномеханический резонатор из молибденита
- Фототранзистор сочетает в себе графен и хлорофилл
- Металлические нанопровода позволят создавать гибкие прозрачные электроды
- Покрытие из новых двумерных кристаллов позволяет легко получать электроэнергию
Источники: