НК: С чем это связано и как были обнаружены необычайные свойства графена?
Челябинские ученые выявили уникальные свойства нового углеродного материала
16 Декабря 2019 Автор: Евгений Аникиенко Фото: пресс-служба ЧелГУ
Поделиться
Этот чудо-материал, получивший название графин, не нужно путать с другим, более известным его «родственником» — графеном. Он отличается от графита и алмаза не только строением кристаллической решетки, но и тем, что состоит из тончайшего слоя углерода всего в один атом.
За исследования графена в 2010 году Андрею Гейму и Константину Новоселову была присуждена Нобелевская премия по физике. Этот материал тоже поначалу был предсказан теоретически и лишь сравнительно недавно получен в лабораторных условиях. Однако, как оказалось, у графена и его соединений масса модификаций.
— У графеноподобных соединений слоевая двухмерная структура, что придает им уникальные физико-химические свойства, — говорит профессор ЧелГУ, доктор физико-математических наук Евгений Беленков. — И графен лишь один из представителей этого большого семейства. Мы же исследовали новую разновидность — так называемый графин, у которого в отличие от графена слои состоят не только из трехкоординированных атомов (у каждого из них три «соседа»), но и в двухкоординированных состояниях. Причем свойства такого материала могут радикально изменяться с переходом атомов в другое гибридное состояние.
Ученые теоретически предсказали новые разновидности графина, изучили их структуру и свойства. Оказалось, что графиновые соединения с двумерной слоевой структурой обладают уникальными свойствами, которые могут найти самый широкий спектр практического применения. К примеру, при создании сверхпрочных и гибких наноструктурированных материалов, в микроэлектронике, экологически чистой водородной энергетике будущего. Кроме того, их можно использовать и для разделения газовых смесей.
|
|
|
Отметим, что графиновые исследования челябинских ученых уже высоко оценены на международном уровне. Южноуральцы стали авторами одной из глав третьего тома восьмитомной монографии, посвященной графену и его модификациям, изданной авторитетным международным издательством «Уайли». Исследователи продолжают изучать соединения графина, разрабатывают их математическую модель, которая позволит предсказывать новые материалы с заранее заданными свойствами.
Графен: необычный потенциал весьма обычного материала
Ноября 2013
Архивное аудио
Генеральная Ассамблея ООН объявила 2014 год Международным годом кристаллографии. Кристаллография - это наука, вклад которой практически во все новые технологии трудно переоценить. Одним из самых интересных научных открытий последних лет является графен - новая форма кристаллического углерода, которая в отличие от алмаза формирует невероятно тонкую кристаллическую сетку атомов. По своей прочности она в 200 раз крепче стали. В 2010 г. двое российских ученых - Андрей Гейм и Константин Новоселов - получили Нобелевскую премию по физике за свои передовые опыты с графеном. Профессор Росица Якимова из Линкьопинского университета в Швеции считает, что в течение ближайшего десятилетия графен может революционизировать сферу новых технологий. С ней побеседовал Никола Крастев.
|
|
|
*****
РЯ: Об этом материале уже написано много, с большой скоростью появляются новые статьи. В основе всего этого интереса лежат необычайные свойства графена - это совершенно новый класс материала.
НК: В чем его инновационность?
Дело в том, что графен - первый двумерный материал, он существует всего лишь в двух измерениях, поскольку толщина кристаллической сетки углерода составляет всего лишь один атом. Графен, так сказать, растет только в ширину и длину, это невероятно тонкий слой. На сегодня графен - самый тонкий материал, который когда-либо был изолирован, толщина, как я уже сказала - всего лишь один атом углерода. Это первое.
|
|
|
Второе, графен - исключительно крепкий материал, его трудно разорвать, он в 200 раз крепче, чем сталь, Именно по причине невероятной своей прочности, предполагается, что у графена огромный потенциал для применения в самых разных технологических направлениях. Графен прекрасно проводит электричество и обладает такими свойствами своей электронной сетки, которые очень интересны для создания новых приборов.
Возможное приложение графена находится пока на теоретической стадии, потому что производство этого материала весьма сложно и не достигло уровня массового производства. Однако в силу большой подвижности электронов в графене можно с уверенностью предсказать создание сверхскоростных транзисторов, которые могут заменить существующие в компьютерах транзисторы на кремниевой основе.
Это даст возможность уменьшить размеры и в то же время увеличить плотность этих приборов, и, что самое интересное, - уменьшить на порядок потребление энергии. Графен - очень многообещающий материал.
НК: С чем это связано и как были обнаружены необычайные свойства графена?
РЯ: Это связано, прежде всего, с его кристаллической структурой: атомы углерода расположены в виде решетки, напоминающей медовые соты. Такое расположение обеспечивает исключительно прочную атомную структуру.
|
|
|
НК: Профессор Якимова, для меня, как обычного человека, довольно необычно выглядит сам факт, что это форма самого обычного вещества - углерода. Почему эта форма углерода была обнаружена так поздно - менее 10 лет назад?
РЯ: На самом деле о существовании графена теоретически стало известно еще в 1947 г. Энергетическая структура графена была предсказана и рассчитана канадским ученым Филиппом Уоллесом. В то время активно проводились исследования свойств разных форм графита. Тот же углерод может образовать обычный графит, из него созданы также алмазы, а в определенных своих модификациях тот же углерод превращается в графен. Все зависит от термодинамических условий, при которых одни и те же атомы образуют связь между собой разными способами.
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 42; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!