Получение графеновых лент из нанотрубок

Как показали ученые из США, углеродные нанотрубки можно развернуть в «одномерные» графеновые ленты.

Промышленное производство недорогих графеновых листов – мечта производителей полупроводниковых интегральных схем. Не секрет, что графен, благодаря своим уникальным электрическим свойствам, очень привлекателен для использования в микроэлектронике – например, в составе нанотранзисторов.

На сегодняшний день две группы ученых практически одновременно продемонстрировали технологию разворачивания углеродных нанотрубок в ленты графена.

Первая группа, под руководством Джеймса Тура (James Tour) из Университета Райса (Rice University), химически создала дыру на поверхности нанотрубки с помощью серной кислоты и окислителя. Далее дыра начала расширяться вдоль продольной оси нанотрубки, что привело к ее «разворачиванию» в графеновый лист. Ширина ленты напрямую зависела от диаметра нанотрубки. В эксперименте использовались нанотрубки диаметрами от 40 до 80 нанометров, соответственно графеновые ленты имели иширну от 100 до 250 нанометров. Длина ленты зависила от длины нантрубки, и в среднем составляла 4 микрона.

Рис. 1. Схема развертки нанотрубки в ленту графена

Однако предложенный учеными метод затрудняет точное размещение ленты на подложке, что сокращает область применения нанолент. Как говорит Джеймс Тур, эти ленты из графена будут востребованы в фотовольтаических элементах.

Другая группа ученых из Стэнфордского Университета (Stanford University) под руководством Хонгии Дай (Hongiie Dai) попробовала другой метод. Они поместили нанотрубки на кремниевую подложку, а затем нанесли сверху слой полимера и спекли получившийся «бутерброд». Далее ученые «отшлифовали» верхний слой полимера с нанотрубками внутри и подвергнули обработке аргоновой плазмой в течение 10 секунд. При этом часть нанотрубок «развернулась». Дальнейшее воздействие плазмой на материал привело к испарению полимера, а графеновые ленты остались полностью развернутыми.

Этот метод гораздо эффективнее и оставляет у лент закругленные края, что существенно оптимизирует электропроводность графенового листа.

В то время как оба метода предлагают простой метод производства графена, его техническая реализация оставляет желать лучшего. Однако ученые уверены в развитии и усовершенствовании предложенных методов.

Свидиненко Юрий

Источник(и):

1. PhysOrg: Unzipping Carbon Nanotubes Can Make Graphene Ribbons