За десять лет, прошедших с тех пор, как лауреаты Нобелевской премии Константин Новоселов и Андре Гейм доказали замечательные электронные и механические свойства графена, исследователи упорно трудились над разработкой методов производства нетронутых образцов материала в масштабах с промышленным потенциалом. Теперь команда ученых из Пенсильванского университета открыла путь к созданию однослойного графена, о котором забывали более 150 лет.
«Существует множество слоистых материалов, похожих на графен, с интересными свойствами, но до сих пор мы не знали, как химически разделить твердые тела, чтобы сделать отдельные листы, не повредив слои», — сказал Томас Э. Маллук, профессор химии Эван Пью. , Физика, биохимия и молекулярная биология в штате Пенсильвания.В статье, впервые опубликованной в Интернете 9 сентября в журнале Nature Chemistry, Маллук и его коллеги из Пенсильванского университета и Исследовательского центра экзотических наноуглеродов в Университете Синшу, Япония, описывают метод, называемый интеркаляцией, при котором гостевые молекулы или ионы вставляются между углеродные слои графита, чтобы раздвинуть отдельные листы.Внедрение графита было достигнуто в 1841 году, но всегда с сильным окислителем или восстановителем, который нарушал желаемые свойства материала.
Один из наиболее широко используемых методов внедрения графита путем окисления был разработан в 1999 году Ниной Ковтюховой, научным сотрудником лаборатории Маллука.Изучая другие слоистые материалы, Маллук попросила Ковтюхову использовать ее метод, который требует сильного окислителя и смеси кислот, чтобы открыть отдельные слои твердого нитрида бора, соединения со структурой, похожей на графен.
К их удивлению, ей удалось открыть все слои. В последующих контрольных экспериментах Ковтюхова пыталась исключить различные агенты и обнаружила, что окислитель не нужен для прохождения реакции.Маллук попросил ее провести аналогичный эксперимент без окислителя на графите, но, зная об обширной литературе, в которой говорится, что окислитель необходим, Ковтюхова возмутилась.«Я все время просил ее попробовать, а она говорила« нет », — сказал Маллук. "В конце концов, мы заключили пари, и, чтобы было интересно, я дал ей шансы.
Если реакция не сработает, я буду должен ей 100 долларов, а если это так, она должна мне 10 долларов. У меня на стене висит десятидолларовая банкнота. с красивой запиской от Нины, дополняющей мою химическую интуицию ".
Маллук считает, что результаты этого нового понимания интеркаляции в нитриде бора и графене могут применяться ко многим другим слоистым материалам, представляющим интерес для исследователей из Государственного центра Пенсильвании по двумерным и слоистым материалам, которые исследуют то, что называется «материалами за пределами графена». . " Следующим шагом Маллука и его коллег будет выяснить, как ускорить реакцию, чтобы увеличить производство.