Grafēns salabo caurumus, saadot tos kopā, saka fiziķi

Grafēna revolūcija ir pie mums. Ja var ticēt vizionāriem, nākamās paaudzes vairāk vai mazāk viss būs balstīts uz šo brīnummateriālu – sensoriem, izpildmehānismiem, tranzistoriem un informācijas procesoriem un tā tālāk. Šķiet, ka ir maz, ko grafēns nevar izdarīt.

Bet tur ir viena muša ziedē. Neviens vēl nav izdomājis, kā izgatavot grafēnu lielos un uzticamos daudzumos vai kā to izgrebt un izaudzēt nākamās paaudzes ierīcēm nepieciešamās formās.

Tas lielā mērā ir tāpēc, ka ir sarežģīti kaut ko izaudzēt tikai viena atoma biezā slānī. Bet oglekļa gadījumā tas ir vēl grūtāk, jo šim elementam ir afinitāte pret citiem atomiem, ieskaitot sevi. Oglekļa loksne ar prieku saritināsies un veidos tūbiņu vai bumbiņu vai kādu eksotiskāku formu. Tas arī reaģēs ar citiem tuvumā esošajiem atomiem, kas novērš augšanu un var pat saplēst grafēnu.

Tāpēc labāka izpratne par to, kā grafēna loksne mijiedarbojas ar sevi un vidi, ir ļoti svarīga, ja fiziķi kādreiz grasās pieradināt šīs lietas.

Ienāc Konstantīns Novoselovs Mančestras Universitātē un daži draugi, kuri ir pavadījuši vairāk nekā dažas stundas, skatoties uz grafēna loksnēm caur elektronu mikroskopu, lai redzētu, kā tas uzvedas.

Šodien šie puiši saka, ka ir atklājuši, kāpēc grafēns šķiet tik neparedzams. Izrādās, ka, izveidojot caurumu grafēnā, materiāls automātiski atkal saved kopā.

Novoselovs un kolēģi atklāja, izmantojot elektronu staru, iegravējot sīkus caurumus grafēna loksnē un vērojot, kas notiek tālāk, izmantojot elektronu mikroskopu. Viņi arī pievienoja dažus pallādija vai niķeļa atomus, kas katalizē oglekļa saišu disociāciju un saistās ar caurumu malām, padarot tās stabilas.

Viņi atklāja, ka caurumu lielums bija atkarīgs no pievienoto metāla atomu skaita — vairāk metāla atomu var stabilizēt lielākus caurumus.

Bet šeit ir ziņkārīgā lieta. Ja maisījumam pievienoja arī papildu oglekļa atomus, tie izspieda metāla atomus un atkal savienoja caurumus kopā.

Novoselovs un kolēģi saka, ka remontētās zonas struktūra ir atkarīga no tā, kādā veidā ogleklis ir pieejams. Tātad, ja tas ir pieejams kā ogļūdeņradis, remontdarbos mēdz būt ne-sešstūrveida defekti, kur struktūrā ir iekļuvuši sveši atomi.

Bet, kad ogleklis ir pieejams tīrā veidā, remonts ir nevainojams un veido senatnīgu grafēnu.

Tas ir svarīgi, jo tas nekavējoties norāda uz veidu, kā iegūt grafēnu gandrīz jebkurā formā, izmantojot rūpīgu metāla un oglekļa atomu injekciju.

Taču priekšā ir nozīmīgi izaicinājumi. Svarīgs jautājums ir par to, cik ātri šie procesi notiek un vai tos var kontrolēt ar ierīces ražošanai nepieciešamo precizitāti un uzticamību.

Novoselovs ir pasaules līderis šajā jomā un līdzīgs Nobela prēmijas fizikā saņēmējs 2010. gadā par savu agrīno darbu pie grafēna. Viņš un viņa komanda ir labi sagatavoti, lai atrisinātu šo un dažādus saistītos jautājumus.

Taču, tā kā uz spēles ir likta skaitļošanas (un gandrīz visa pārējā) nākotne, noteikti būs daudz konkurentu, kas ķersies pie papēžiem.

Atsauce: arxiv.org/abs/1207.1487 : Grafēns atkārtoti ada caurumus

paslēpties