Графенът е уникален двумерен материал, изграден от въглеродни атоми, подредени в шестоъгълна решетка. Той е известен със своята здравина, лекота, електропроводимост и гъвкавост. Благодарение на тези свойства графенът се разглежда като материал на бъдещето за електроника, батерии, сензори, полупроводници и катализа.

Обикновено дефектите в графена се смятат за нежелани, тъй като могат да нарушат неговата структура. Но ново изследване показва, че дефектите могат да бъдат предимство, което разширява потенциалните приложения на материала.

Нов метод за производство на графен с контролирани дефекти

Учените от Университета в Нотингам, Университета в Уоруик и Diamond Light Source са открили иновативен едноетапен процес за синтез на графеноподобни филми. Те използват молекулата азупирен (Azupyrene), която има форма, естествено включваща желаните дефектни пръстени от 5 и 7 въглеродни атома.

Чрез контролиране на температурата по време на процеса на отглеждане, екипът успява да регулира количеството дефекти в крайния графенов филм. Това позволява прецизно управление на свойствата на материала.

Дефектите като подобрение: нов поглед върху графена

Д-р Дейвид Дънкан от Университета в Нотингам обяснява:

„Перфектният графен е забележителен, но понякога прекалено перфектен. Той взаимодейства слабо с други материали и няма някои важни електронни свойства. Чрез добавяне на дефекти успяваме да го направим по-функционален.“

Според изследователите дефектният графен има следните предимства:

  • По-добро взаимодействие с други материали – полезно за катализатори.

  • Повишена чувствителност при откриване на газове – идеален за сензори.

  • Променени електронни и магнитни свойства – перспективи за полупроводниковата индустрия и електроника.

Международно сътрудничество и използвани технологии

Екипът използва най-модерни научни методи за изследване на атомната структура на графена:

  • Микроскопия и спектроскопия в Diamond Light Source (Оксфордшир) и MAX IV (Швеция).

  • Симулации със суперкомпютъра ARCHER2 в Обединеното кралство.

  • Съвместна работа между изследователи от Великобритания, Германия и Швеция.

Проф. Райнхард Маурер от Университета в Уоруик подчертава, че този подход е доказателство как внимателният избор на изходни молекули и контрол на условията за растеж позволяват създаването на графен с контролирани дефекти.

Д-р Тиен-Лин Ли от Diamond Light Source добавя, че резултатите са възможни благодарение на международното научно сътрудничество и интеграция на различни експертни знания.

Заключение: бъдещето на графена с дефекти

Това изследване показва, че дефектите в графена не са пречка, а нова възможност за развитие на по-ефективни и адаптивни материали. Новият метод за производство на графен с контролирани дефекти може да отвори пътя към по-добри батерии, усъвършенствана електроника, по-чувствителни сензори и нови технологии в полупроводниците.

Източник: Phys.org