Учёные намеренно создали «неидеальный» графен с улучшенными свойствами

Исследователи разработали одностадийный метод получения графена с контролируемыми структурными дефектами, которые значительно улучшают его свойства для применения в сенсорах, катализаторах и электронике.

Учёные создали одностадийный процесс выращивания графена с намеренно созданными дефектами, которые улучшают его сенсорные, каталитические и электронные свойства. Credit: Shutterstock

Международная команда учёных из Университета Ноттингема, Университета Уорика и синхротронного центра Diamond Light Source использовала молекулу азупирена для выращивания графеноподобных плёнок. Форма этой молекулы изначально содержит искажённую структуру из пяти- и семичленных углеродных колец, что позволяет целенаправленно внедрять этот тип дефекта в решётку графена.

Как объясняет доцент Дэвид Дункан, один из ведущих авторов исследования, опубликованного в журнале Chemical Science, обычно дефекты в материалах считаются проблемой, но в данном случае их использовали для добавления функциональности. «Мы обнаружили, что дефекты могут сделать графен более «липким» к другим материалам, что повышает его полезность в качестве катализатора, а также улучшает способность обнаруживать различные газы для использования в сенсорах», — отметил учёный.

Контролируя температуру во время роста плёнки, исследователи смогли точно настраивать количество дефектов в конечном материале. Учёные из Манчестерского института графена также показали, что полученный графен можно переносить на различные поверхности, сохраняя созданные дефекты, что является ключевым шагом для интеграции в реальные устройства.

Для анализа материала использовались передовые методы, включая высокоразрешающую микроскопию и спектроскопию на синхротронах Diamond Light Source (Великобритания) и MAX IV (Швеция), а также суперкомпьютер ARCHER2. Это позволило подтвердить наличие дефектов и изучить их влияние на химические и электронные свойства материала на атомном уровне.

Профессор Рейнхард Маурер из Уорикского университета подчеркнул, что исследование демонстрирует возможность контролируемого внесения дефектов в графен. Доктор Тьен-Лин Ли из Diamond Light Source отметил, что этот результат стал возможен благодаря международному сотрудничеству и сочетанию различных научных экспертиз.