Рис.1. Образование лент графена. a. Схематическое представление процесса «раскрытия» МУНТ. b. Возможный химический механизм превращения МУНТ в наноленты графена. с. TEM-изображения, демонстрирующие превращения МУНТ в графен. d. AFM-изображения некоторых фрагментов нанолент графена. e. SEM-изображения ленты графена на кремниевой подложке.
Рис.2. Пошаговое «раскрытие» МУНТ с образование наноленты графена. a-e. TEM-изображения МУНТ после воздействия подкисленного перманганата калия в количестве: I – 100 масс. %, II – 200 масс. %, III – 300 масс. %, IV – 400 масс. %, V – 500 масс. %. {имеется в виду массовые проценты относительно углеродных нанотрубок} f. Зависимость среднего диаметра МУНТ от степени окисления (раскрытия) нанотрубки. g. Данные ATR-IR спектроскопии. h. Данные РФА.
Рис.3. Восстановление окисленных групп на поверхности нанолент графена. a. TEM-изображение восстановленной с помощью N2H4 наноленты графена. b. Данные UV-Vis спектроскопии водного раствора окисленного (красный) и восстановленного (синий) гидразином графена. с. Данные ATR-IR спектроскопии для исходных МУНТ (чёрный), окисленного графена (красный) и восстановленного графена (синий). d. Данные XPS для окисленного графена (красный) и восстановленного графена (синий).
Рис.4. Полевой транзистор на основе полученного материала графена. a. SEM-изображения устройства. b. Вольтамперная характеристика для устройств на основе графена: окисленного (красный), восстановленного гидразином (синий) и в токе водорода (зелёный). с. AFM-изображение другого устройства на основе двухслойного графена. d. Зависимости тока стока-истока (Isd), напряжения стока-истока (Vds) и напряжения на затворе (Vg) для устройства, указанного в пункте с.
С момента открытия такого удивительного материала как графен (1, 2, 3, 4, 5 и т.д.), было предложено множество способов получения монослоёв графита для применения в самых различных областях науки и техники. Однако и по сей день проблема синтеза графена является одним из основных камней преткновения на пути широкого внедрения данного материала в промышленность.
В работе, опубликованной недавно в Nature профессором Туром, Александром Синицким и другими молодыми исследователями из университета Райса (США), предложено использовать многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ) в качестве прекурсора для синтеза лент графена. Идея методики заключается в том, что под действием перманганата калия в серной кислоте при повышенных температурах двойные связи С-С в нанотрубке могут окислиться с образованием кетогрупп, и нанотрубка, подобно zip-застёжке (застежке-молнии), раскрывается (рис.1,2). {Следует отметить, что одностенные углеродные нанотрубки также подходят для данной методики синтеза}. После такого «вскрытия» МУНТ на краях образовавшихся плоскостей графена находятся окисленные группы, присутствие которых может негативно сказаться на проводимости графеновых лент. Для предотвращения этого авторы провели восстановление этих групп гидразином (рис.3) и в токе водорода, после чего применили полученный материал для создания полевого транзистора (рис.4).
Дальнейшее развитие методов получения графена, в том числе и промышленных, в скором будущем позволит создавать более миниатюрные электронные устройства с крайне низким энергопотреблением.
В смысле, ну наконец-то Саша Синицкий опубликовал еще одну статья в Природе? Наверное, они и еще будут, Тур пишет статьи в Nature, как в свой домашний журнал, да и работы замечательные.
Что-то я в смятении (увы, доступа к статье нет). Как это "весовой процент > 100%"? Отношение веса перманганата в растворе к весу раствора больше единицы (A>A+B)?
P.S. или это "относительно чего-то"? Как, например, у красителей - в паспорте может быть написано "содержание основного вещества - 180%" (т.е. по отношению к окрашивающей способности образца-эталона, принятой за 100%).
Мда...
500% это как-то закруто получается. Типа суспензия марганцовки в оксиде марганца или марганцевой кислоте. Более "300%" смысла не имеет.
Может это означает 5 кратный избыток реагента по отношению к нанотрубкам?
"на пять масс перманганата приходится 1 масса воды" - это 5/(5+1)*100 = 83,3 wt%
Или новую размерность концентрации изобрели?
Кстати, авторы использовали раствор не в воде, а в концентрированной серной кислоте - там перманганата практически нет, только оксид Mn(VII).
Или, как подметил Александр Ринатович, это суспензия перманганата в оксиде Mn(VII) (который есть жидкость).
Если кто из авторов разъяснит - будет здорово (когда только доберутся), но может кто из прочитавших статью понял?
"In a typical procedure, MWCNTs (150 mg, 12.5 mequiv. carbon) were suspended in 150 ml of concentrated H2SO4 for 1 h to 12 h. KMnO4 (750 mg, 4.75 mmol) was then added and the mixture allowed to stir for 1 h at room temperature. The reaction was then heated in an oil bath at 55 °C for 30 min."
Это, случаем, не пятикратный ли избыток перманганата имелся в виду? Евгений Алексеевич (мл.), Вы бы хоть читали то, что пишете, перед тем, как публиковаться.
Судя по подробному описанию пошагового
окисления в конце статьи речь идет о отношении
массы перманганата к массе MWCNT. То есть 5-ти
кратный избыток, как написал Ш.О.Г.
Александр, спасибо за разъяснения.
Еще раз убедилась, что в NATURE нужно внимательно читать и дополнения - Supplementary Info (которые выложены к статьям только на сайте NATURE.com - и электронная версия статьи получается более полной, чем печатная)
Я не химик, поэтому статья почти понравилась. Идея всё-таки до конца не доведена. А как хотелось увидеть первый метод получения нанолент с фиксированным типом границ.
ИМХО Рис. 4 в статье лишний. Правда без него, наверное в журнал бы не приняли.
Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь
В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.
Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.
Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся
в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.
Наверное, они и еще будут, Тур пишет статьи в Nature, как в свой домашний журнал, да и работы замечательные. 
