3.1 Сканирующая зондовая микроскопия
3.3 Самоорганизация наночастиц
3.4 Проблема образования агломератов
4.3 Наномедицина и химическая промышленность
4.4 Компьютеры и микроэлектроника
6 Отношение общества к нанотехнологиям
6.1 Реакция мирового сообщества на развитие нанотехнологий
6.2 Реакция российского общества на развитие нанотехнологий
6.3 Нанотехнологии в искусстве
Это всё здорово, и мечтать — дело полезное. Но прежде чем сон станет хоть немного явью, нужно научиться управлять электронными свойствами графена. В отличие от полупроводников, таких как кремний, чистый графен является материалом с нулевой запрещённой зоной. То есть сам по себе он совершенно непригоден для построения цифровых схем. Чтобы решить эту проблему и сделать графен более функциональным, по сей день применяется
Идеализированная структура оксида графена по методу Хаммерса (иллюстрация C. E. Hamilton, PhD Thesis, Rice University). |
Исследователям, представляющим
Подробности исследования представлены в номере журнала
Для получения оксида графена использовалась камера со сверхвысоким вакуумом, в которую допускали небольшие дозы молекулярного кислорода (О2). Внутри камеры разместили нагретую до 1 500 ˚C вольфрамовую нить, вызывавшую атомизацию кислорода. Результирующие высокореакционные атомы кислорода (бирадикалы) равномерно встраивались в решётку графена.
По словам исследователей, полученный материал демонстрирует высокую степень гомогенности. Спектроскопический анализ показал, что электронные свойства графена изменяются как функция от количества кислорода на его поверхности; это открыто намекает на то, как именно можно осуществлять подготовку свойств графена для производства реальных устройств. Наконец, обратимость процесса способна обеспечить максимально тонкую подстройку свойств конечного материала.
Впрочем, авторы технологии не считают, что их кислородной модификации будет достаточно для приготовления материала, годного для практического применения. Они лишь мечтают о достижении той же степени разнообразия свойств, которой отличаются полимеры. Но самое интересное — это обратимость процесса. То есть полученный материал термически весьма нестабилен. Очевидно, что никакого настоящего химического взаимодействия не произошло, реакционная форма кислорода (бирадикальная) оказалась временно стабилизированной на поверхности графена его избыточной обобществлённой (!) электронной плотностью (всё это сродни физической адсорбции). Но дальше стабилизации дело всё равно не пойдёт, пока кристаллической структуре графена не будет нанесён тот самый непоправимый эффект, как в методе Хаммерса. Без жесточайшего разрушающего воздействия, призванного высвободить индивидуальные электроны углеродных атомов из обобществлённой электронной плотности, никакого химического взаимодействия с образованием новых ковалентных связей не случится — а значит, не получится и стабильного нового материала. Да, и не стоит забывать, что графен, покрытый кислородом (тут и там) по оксидному типу, обладает очень высокой поверхностной энергией, стабильность которой в неполярном воздухе также под вопросом. И это помимо ожидаемой термической нестабильности...