Въглеродът съществува в различни форми. Освен диамант и графит, наскоро са открити форми с удивителни свойства. Например графенът, с дебелина само един атомен слой, е най-тънкият известен материал и неговите необичайни свойства го правят изключително вълнуващ кандидат за приложения в бъдеща електроника и високотехнологично инженерство.
В графена всеки въглероден атом е свързан с три съседи, образувайки шестоъгълници, подредени като пчелна пита. Теоретичните проучвания показват, че въглеродните атоми могат да се подредят и в други модели в плоски мрежи, като същевременно са все още свързани с три съседни атома, но нито една от тези прогнозирани мрежи не е реализирана досега.
Сега изследователи от университета в Марбург в Германия и Университета Аалто във Финландия откриват нова въглеродна мрежа, която е дебела също един атом като графена, но е съставена от квадрати, шестоъгълници и осмоъгълници, образуващи подредена решетка. Те потвърждават уникалната структура на мрежата с помощта на сканираща микроскопия с висока разделителна способност и установяват, че нейните електронни свойства са много различни от тези на графена.
За разлика от графена и други форми на въглерод, новата бифениленова мрежа - както е наречен новият материал - има метални свойства. Тесните ивици на мрежата, широки само 21 атома, вече се държат като метал, докато графенът е полупроводник при такъв размер.
„Тези ленти могат да се използват като проводници в бъдещи електронни устройства, базирани на въглерод“, обяснява професор Михаел Готфрид (Michael Gottfried) от Университета в Марбург, който ръководи екипа, разработил идеята.
Водещият автор на изследването Цитан Фан (Qitang Fan) от Марбург продължава:
„Тази нова въглеродна мрежа може да служи и като превъзходен аноден материал в литиево-йонни батерии, с по-голям капацитет от лития в сравнение с настоящите материали на основата на графен“.
Екипът от университета Аалто помогна да се изобрази материалът и да се дешифрират свойствата му. Групата на професор Питър Лилерот (Peter Liljeroth) извършва микроскопия с висока разделителна способност, която показва структурата на материала, докато изследователите, водени от професор Адам Фостър (Adam Foster), използват компютърни симулации и анализи, за да разберат интересните електрически свойства на материала.
Новият материал е направен чрез сглобяване на молекули, съдържащи въглерод, върху изключително гладка златна повърхност. Тези молекули първо образуват вериги, които се състоят от свързани шестоъгълници, а последваща реакция свързва тези вериги заедно, за да образуват квадратите и осмоъгълниците. Важна характеристика на веригите е, че те са хирални, което означава, че съществуват в два огледални типа, като лява и дясна ръка. Само вериги от един и същи тип се събират върху златната повърхност, образувайки добре подредени възли, преди да се свържат. Това е важно за образуването на новия въглероден материал, тъй като реакцията между два различни типа вериги води само до графен.
„Новата идея е да се използват молекулни прекурсори, които са променени, за да се получи бифенилен вместо графен“, обяснява Лингао Ян (Linghao Yan), който извършва микроскопски експерименти с висока разделителна способност в университета Аалто.
Засега екипите работят за производство на по-големи листове от материала, така че да бъде проучен по-добре потенциалът му за приложение.
„Ние сме уверени, че този нов метод на синтез ще доведе до откриването на други нови въглеродни мрежи“, не се съмнява професор Лилерот.
Справка: “Biphenylene network: A nonbenzenoid carbon allotrope” by Qitang Fan, Linghao Yan, Matthias W. Tripp, Ondrej Krejcí, Stavrina Dimosthenous, Stefan R. Kachel, Mengyi Chen, Adam S. Foster, Ulrich Koert, Peter Liljeroth and J. Michael Gottfried, 21 May 2021, Science.
Източник: Not Graphene: New Type of Atomically Thin Carbon Material Discovered, Scitech daily
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари