25 марта 2022, 1:00

Лазерные импульсы позволили получить улучшенный графен

Лазерные импульсы позволили получить улучшенный графен
а - обозначенные красным атомы углерода на границах графеновых листов "сгорают" под воздействием лазерных импульсов. b - в центральных областях графеновых листов происходит отжиг: графен выстраивается в правильную устойчивую структуру
Источник: Orekhov et al. / Carbon, 2022

Графен известен своими уникальными свойствами: он прочен, но гибок, обладает высокими тепло- и электропроводностью. Пока нет эффективной и недорогой методики получения качественного графена большой площади, которую можно было бы перенести на получение промышленных объемов. Одной из перспективных идей в этом направлении является применение лазерного излучения для восстановления графена из оксида графена. Сам оксид графена при этом получается химическим путем из обычного графита. Лазерная методика восстановления привлекательна своей дешевизной и возможностью контролируемо варьировать качество получаемого материала.

Несколько лет назад группа ученых из Сколтеха обнаружила, что графен достаточно высокого качества можно получить в ходе импульсного лазерного нагрева оксида до 3300–3800 К даже в обычной воздушной атмосфере. Это удивительно, поскольку углеродные материалы активно горят в присутствии атмосферного кислорода уже начиная с температур 600–800 К. Авторы работы воспользовались методами суперкомпьютерного атомистического моделирования, а также провели экспериментальное исследование, чтобы выяснить, что именно происходит при таком воздействии.

Оказалось, что экстремальный нагрев запускает два противоположных процесса. На краях листа и в дефектных местах, где атомы углерода более реакционно способны, действительно происходит сгорание, то есть разрушение. В центральной части атомам выгоднее вернуться в стабильное состояние, когда они образуют правильные ячейки, — по сути, происходит отжиг, и структура материала улучшается.

Полученные результаты проливают свет на поведение оксида графена при экстремальных температурах — в области, где проведение прямого экспериментального анализа практически не представляется возможным. Понимание процессов, описанных в работе, может помочь в дальнейшем развитии и оптимизации методов получения высококачественного графена с большой площадью.

Источник:  Пресс-службы МФТИ и Сколтеха

Профили учёных из новости

Лаборатории из новости

Организации из новости

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
МГУ им. М.В. Ломоносова
 Россия, Москва
41 лаборатория604 профиля
159 979 публикаций1 901 512 цитированийИндекс Хирша: 340
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана
МГТУ им. Баумана
 Россия, Москва
4 лаборатории69 профилей
14 537 публикаций69 391 цитированиеИндекс Хирша: 74
Московский физико-технический институт
МФТИ
 Россия, Долгопрудный
25 лабораторий306 профилей
23 702 публикации331 351 цитированиеИндекс Хирша: 173
Объединенный институт высоких температур РАН
ОИВТ РАН
 Россия, Москва
2 лаборатории34 профиля
8 812 публикаций98 826 цитированийИндекс Хирша: 97
Сколковский институт науки и технологий
Сколтех
 Россия, Москва
11 лабораторий104 профиля
7 987 публикаций193 709 цитированийИндекс Хирша: 159
Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН
ИБХФ РАН
 Россия, Москва
4 лаборатории31 профиль
5 047 публикаций49 398 цитированийИндекс Хирша: 75

Публикации из новости

Читайте также

Физики предложили более простой способ искажения идеальных метаматериалов
Таким образом они смогут эффективнее взаимодействовать со светом, что полезно для создания усовершенствованных и миниатюрных лазеров, устройств передачи информации и сенсоров
Материаловедение
Новые методики
Оптика
20 июля 2023
Белок молочной сыворотки повысит эффективность микрогелей в урологии
С его помощью микрогели с лекарством могут дольше удерживаться внутри мочевого пузыря, что продлит терапевтический эффект от одной процедуры их введения в полость органа
Материаловедение
Медицина
Новые методики
Фармакология
19 июля 2023
Электродинамическая ловушка помогла охарактеризовать четыре свойства частиц
Новый недорогой подход объединил в себе сразу несколько проверенных методик и показал свою эффективность: погрешность определения массы составила примерно 10%, размера и заряда — 16%, а плотности — 18%
Материаловедение
Нанотехнологии
Новые методики
Электродинамика
17 июля 2023
Новый подход помог получить сорбент на основе оксида графена для очистки воды
Обжиг оксида графена в кислородно-пропановой газовой смеси привел к образованию большого количества нанопор, за счет чего площадь поверхности материала оказалась почти в 30 раз больше изначальной
Материаловедение
Новые методики
Углеродные материалы
28 июня 2023
Производство германиевых анодов для батарей станет проще и дешевле
Помочь в этом способен новый экологичный способ синтеза композиционных материалов из высокорастворимого оксида неметалла
Композиты
Материаловедение
Новые методики
Электрохимия
21 июня 2023
Золото и селен объединили в рамках фототермической терапии рака
Заключенные в шестислойную оболочку, такие наночастицы уже показали свою эффективность в экспериментах на животных
Материаловедение
Наномедицина
Новые методики
Онкология
19 июня 2023