Сверхзвуковые фуллерены разломали до графена

Кристаллы фуллерена C60

Изображение: Wikimedia Commons

Физики из Института фундаментальной и прикладной физики в Тренто (Италия) разработали новый способ получения моноатомных слоев углерода, напоминающих по своей структуре графен. Авторы предложили использовать в качестве основы молекулы фуллерена, сталкивающиеся на сверхзвуковых скоростях с поверхностью. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org, краткое его изложение приводит MIT Technology Review.

Авторы работы помещали пары фуллерена в атмосферу гелия и водорода, а затем позволяли газам расширяться со сверхзвуковой скоростью через специальное сопло. При этом сферические частицы приобретали большую кинетическую энергию, не нарушая свою изначальную структуру. Перед потоком частиц помещали монокристаллическую медную пластинку, в которую попадал пучок. Оказалось, что кинетической энергии частиц было достаточно для того, чтобы при столкновении фуллерен сплющивался, образуя фрагмент будущей пленки.

В отличии от привычного графена, состоящего из шестиугольных секций, напоминающих пчелиные соты, пленка полученная авторами содержала и пятиугольные секции — наследство структуры фуллерена. По своему строению C60 похож на традиционный футбольный мяч, состоящий из шести- и пятиугольных секций. Некоторые из этих секций не разрушаются при столкновении — их и обнаруживают в пленке.

Попытки получения графена из фуллеренов предпринимались и раньше, но, как отмечают физики, в новой работе впервые удалось получить мономолекулярный слой графеноподобного материала. Одной из главных проблем была высокая температура, требуемая для раскрытия каркаса C60. Она превышает 600оC, при этом могут значительно меняться свойства подложки, на которую происходит нанесение, в частности, адсорбция углерода.

По словам авторов работы, наличие пятиугольных секций в материале должно привести к образованию в графене запрещенной зоны. Это сделает его полупроводником, что приведет к новым потенциальным применениям в микроэлектронике. Как указывают авторы, созданный в работе материал может дать некоторые подсказки относительно свойств другого необычного двумерного объекта — пентаграфена, предсказанного недавно теоретически.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.