Напомним, что графен представляет собой форму углерода, в которой атомы его выстраиваются в гексагональную (состоящую из шестиугольников) кристаллическую решетку толщиной всего один атом. Получающаяся практически двумерная структура обладает целым рядом уникальных физических свойств, что делает графен крайне привлекательным для применения в целом ряде областей, от сверхбыстрой электроники до сверхпрочных материалов. За пионерские исследования графена наши (увы, бывшие) соотечественники Андрей Гейм и Константин Новоселов в прошлом году получили Нобелевскую премию.
Слой за слоем: Графеновые перспективы
Новый метод позволяет получать отличные образцы графена, включающие — на выбор — два или три слоя углерода.
Подробнее об этом материале, его удивительных свойствах и не менее удивительных перспективах вы можете прочесть в статье «Графен». Здесь же заметим, что все перспективы практического использования графена до сих пор упираются в один элементарный момент: получить достаточно крупные образцы его не удается. Еще сложнее получить графеновые структуры, включающие 2−3 атомарных слоя, что необходимо для создания на их основе нового типа электроники.
Существующие методы, как правило, отталкиваются от примененного еще Геймом и Новоселовым: взять образец графита высокой чистоты, и затем с помощью клейкого скотча «отдирать» от него слой за слоем, выбирая из полученных образцов более-менее подходящие. Конечно, идут довольно интенсивные поиски новых подходов (об одном из них мы писали в заметке «Тверже и шире»), но получение 2−3-слойного графена до сих пор остается делом случая и большой удачи. Ну а о производстве таким путем графена в промышленных масштабах не может быть и речи.
Некоторый прорыв в этой области обещает новая работа исследователей во главе с известным американским профессором Майклом Страно (Michael Strano), о достижениях которого мы не раз рассказывали. Метод позволяет получать образцы графена достаточного размера, толщиной в 2−3 атомарных слоя и довольно просто. Что особенно важно, слои углерода в таких образцах будут выровнены друг относительно друга так, что атом верхнего будет сидеть в точности над центром ячейки нижнего слоя. Как раз то, что требуется разработчикам наноэлектроники будущего, которая, возможно, будет работать на основе графена.
Хитрость, которую использовали ученые, состоит в добавлении к образцу графита атомов хлора или брома. В результате они встраиваются в структуру графита, причем регулярно — с промежутком в 2 или 3 слоя, в зависимости от ряда факторов. Как легко понять, эти встроенные атомы несколько раздвигают слои, между которыми встроились, и если затем разделять образец графена на фрагменты, он будет распадаться именно по этим «слабым местам».
По сообщению авторов, этим методом им удалось получить образцы площадью до 50 мкм2, что вполне достаточно для использования в наноэлектронных устройствах. Более того, они самостоятельно изготовили из них работающие транзисторы. Ну а о том, что метод технологически переносим и на промышленное использование, наверное, не стоит и говорить. От авторов требуется лишь усовершенствовать методику, повысив выход графеновых образцов нужного качества и размеров с текущих 35−40%.
По публикации MIT News