Физики научились «надувать» графен лазером

The University of Jyväskylä

Короткие лазерные импульсы могут образовывать объемные структуры в графене, такие как пирамиды или полусферы. Этот эффект, обнаруженный группой физиков из Финляндии и Китая, обусловлен локальным расширением графена из-за образования дефектов в его строении. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.

Графен представляет собой плоский лист из атомов углерода, организованных в шестиугольники. Некоторые методы позволяют получать из него и объемные структуры, состоящие из множества небольших графеновых листов, расположенных под углами друг к другу. Получать такие структуры гораздо легче, чем плоский и бездефектный графен, — например, их можно синтезировать даже из обычного кубика сахара. Однако такие методы не позволяют получать графен с нужной структурой.

Авторы новой работы научились управлять процессом изготовления объемных структур из графена с помощью лазера. Они обнаружили, что при облучении графенового листа фемтосекундными лазерными импульсами в инертной атмосфере в нем образуются объемные структуры высотой до нескольких десятков нанометров. Исследовав их с помощью атомно-силовой микроскопии и рамановской спектроскопии, а также создав компьютерную модель процесса, ученые выдвинули гипотезу образования этих структур.

По их мнению, в данном случае происходят структурные, а не химические изменения, как в случае с образованием оксида графена в кислородосодержащей атмосфере. Изначально из-за особенностей технологического процесса в графене присутствуют дефекты. Лазерный луч вызывает рост областей с дефектами строения, в результате чего графен в этих областях «надувается» — расширяется и «поднимается» над поверхностью листа.

Исследователи создали с помощью новой методики несколько объемных структур, высота одной из которых превысила сто нанометров. Ученые считают, что такие объемные структуры можно создавать и из других двумерных материалов, а не только из графена.

В 2015 году китайские ученые продемонстрировали технологию сгибания больших листов оксида графена по заранее заданному шаблону при помощи инфракрасного света, таким образом научившись придавать этому материалу заданную форму.

Григорий Копиев


Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.