Olimlar nima uchun grafen oksidi nafaqat yuqori haroratlarda yonishini, balki grafen ishlab chiqarishning istiqbolli va arzon usuliga eshikni ochishini aniqladilar. Tadqiqot Carbon jurnalida.
Grafen bo'yicha eksperimental tadqiqotlar uchun Nobel mukofoti berilganiga o'n yildan ko'proq vaqt o'tdi, ammo olimlar hali ham arzon, samarali va sanoat talablariga javob beradigan darajada kengaytiriladigan yuqori sifatli, keng maydonli grafenni olish yo'lini topa olishmadi. ehtiyojlari. Grafen oksididan grafenni lazer nurlanishi bilan kamaytirish istiqbolli yondashuv bo'lib ko'rinadi: oddiy grafitdan grafen oksidini tayyorlash uchun kimyoviy usullardan foydalangan holda, lazer yordamida kamaytirish texnologiyasi xarajat va material sifatini nazorat qilish nuqtai nazaridan katta va'da beradi.
Bir necha yil oldin Skoltech tadqiqotchilari jamoasi grafen oksidini hatto atmosfera sharoitida ham 3300-3800 K gacha qizdirib, ancha yuqori sifatli grafen hosil qilish mumkinligini aniqladi.
Nikita Orexov shunday dedi: "Bu natija bizning hamkasblarimizni hayratda qoldirdi: harorat juda yuqori edi, lekin ular yaxshi tuzilgan materialga ega bo'lishdi. Uglerod materiallari atmosfera kislorodida 600-800 K yoki undan yuqori haroratda oson yonadi, tajribalarda esa yuqori haroratlarda, grafen yaxshi strukturaviy xususiyatlarga erishadi." Nikita Orexov, MITning Kondensatsiyalangan moddalar fizikasi superkompyuter usullari laboratoriyasi direktori o'rinbosari, "Ushbu kutilmagan ta'sirning sababini aniqlash uchun biz superkompyuter atom modellari yordamida yuqori haroratli grafen oksidini kamaytirish jarayonini o'rganishga va qo'shimcha tadqiqotlar o'tkazishga qaror qildik. hamkasblarimizning eksperimental dizaynidan keyingi tadqiqotlar.
Lazer zarbasi ta'sirida grafen varaq chegarasidagi qizil rangli uglerod atomlari "yonib ketadi". B - Grafen qatlamining markaziy qismida yumshatish sodir bo'ladi: grafen to'g'ri barqaror tuzilishda joylashgan.
Tadqiqotchilar, bir tomondan, yuqori haroratlarda (T> 3000k) gaz muhitidagi kislorod atomlari grafen bilan o'zaro ta'sir qilishini, uni oksidlovchi va yo'q qilishini aniqladilar. Boshqa tomondan, kristall panjaraning tez tavlanishi bir xil haroratda boshlanadi, bu esa nuqsonlarni bartaraf etish imkonini beradi. Yuvish jarayonida panjara tuzilishi parchalanish o'rniga tekislanadi.
rGO massivining harorat va I (G) / I (D) nisbati egri chiziqlari turli lazer tezligi va zarba takrorlash tezligida kamayadi.
"Ma'lum bo'lishicha, ikkita qarama-qarshi jarayon bir vaqtning o'zida lazer impulslari ta'siri ostida bo'lgan materialning turli joylarida sodir bo'ladi: yonish yoki yo'q qilish grafen qatlamlarining nuqsonlari va chegaralari yaqinida to'plangan, bu erda uglerod atomlari tavlanish paytida eng faol kimyoviy faollikka ega. birinchi navbatda atomlar barqaror konfiguratsiyaga qaytishga moyil bo'lgan varaqlarning markazida sodir bo'ladi. Stanislav Evlashin, Skoltech Materiallar Texnologiyasi Markazining (CMT) bosh tadqiqotchisi.
Topilmalar to'g'ridan-to'g'ri tajribalar deyarli imkonsiz bo'lgan ekstremal haroratlarda grafen oksidi qanday harakat qilishiga oydinlik kiritadi. Ushbu maqolada tasvirlangan jarayonni tushunish katta maydonli monokristalli yuqori sifatli grafenni olish usullarini yanada rivojlantirish va optimallashtirishga yordam beradi.
GO ning atom tuzilishi (a) va termal holat sxemasi (b). Turli haroratlarda simulyatsiya paytida umumiy atom raqami (c), uglerod atom raqami (d) va kislorod atom raqami (e) ning vaqt evolyutsiyasi. Uglerod, kislorod va vodorod atomlari mos ravishda ko'k, qizil va kulrang ranglarda ko'rsatilgan.
Manba: Atrof-muhit sharoitida grafen oksidi lazerini kamaytirish mexanizmi: Eksperimental va ReaxFF tadqiqoti, Karbon (2022). DOI:10.1016/j.carbon.2022.02.018;Fotoelektronik ilovalar uchun grafen oksidi plyonkalarini boshqariladigan lazer bilan qisqartirish, ACSApplied Materials & Interfaces (2016). DOI: 10.1021/acsami.6b10145