Слой за слоем: Графеновые перспективы

Новый метод позволяет получать отличные образцы графена, включающие — на выбор — два или три слоя углерода.
Слой за слоем: Графеновые перспективы

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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%.