Графен — материал, представляющий собой монослой графита, — уже помог создать более эффективные солнечные батареи, топливные элементы и светодиоды. Но исследования показали, что нанографен может еще сильнее повысить эффективность этих устройств. Получить такой материал можно с помощью дегидрирования органических молекул — удаления из них атомов водорода.
Микроскоп помог просто и эффективно получить нанографен
Ученые нашли простой и эффективный метод получения нанографена. Он позволит удешевить производство этого перспективного для фотовольтаики и топливных элементов материала.
Shiotari et al. 2020
Нанографен представляет собой частички размером с небольшие органические молекулы. Получить его сложно, так как материал сильно прилипает к катализатору. Теперь ученые смогли просто и дешево получить нанографен, используя микроскоп
Правда, этот процесс сопряжен с некоторыми сложностями, главная из которых — невозможность контролировать структуру конечного продукта. Сегодня для синтеза нанографена используют серебро, золото или медь — эти металлы выступают в качестве катализатора процесса. Однако поверхность этих металлов хорошо связывается с нанографеном и разделить их становится трудно.
Теперь химики придумали новый метод синтеза нанографена, который позволяет точно контролировать параметры получаемого материала, обеспечивая при этом достаточную эффективность. Для контроля свойств ученые использовали атомно-силовой микроскоп (АСМ) — прибор, с помощью которого можно получать изображения поверхности твердых материалов в мельчайших деталях. Для измерений в АСМ используется очень тонкий зонд, с помощью которого можно не только получать изображения атомов, но и манипулировать ими.
Исследователи показали, что такой зонд может разрывать связи углерода с водородом в органических молекулах. Это позволило ученым эффективно получать частицы нанографена размером всего в несколько углеродных колец. По словам ученых, такой метод можно применять и для создания других материалов. Также исследователи планируют использовать и другие подходы, чтобы лучше контролировать синтез нанографеновых частиц.