Ученые получили новую форму углерода
Углерод существует в различных формах. К хорошо известным (алмазу и графиту) недавно добавилась новая форма, обладающая удивительными свойствами. Она пригодится в создании электроники будущего.
Графен толщиной всего в один атомный слой — самый тонкий из известных материалов, а его необычные свойства делают его чрезвычайно привлекательным кандидатом для таких сфер, как электроника будущего и высокотехнологичная инженерия. В графене каждый атом углерода связан с тремя соседними, образуя шестиугольники, расположенные в сети связей.
Исследователи из Марбургского университета в Германии и Университета Аалто в Финляндии открыли новую углеродную сеть. Она атомарно тонка, как графен, но состоит из квадратов, шестиугольников и восьмиугольников, образующих упорядоченную решетку. Ученые подтвердили уникальную структуру сети с помощью сканирующей зондовой микроскопии и обнаружили, что ее электронные свойства сильно отличаются от свойств графена.
В отличие от графена и других форм углерода, новая бифениленовая сетка — так называют новый материал — обладает металлическими свойствами. Узкие полоски сетки, шириной всего 21 атом, уже ведут себя как металл, в то время как графен такого размера является полупроводником. «Эти полосы можно использовать в качестве проводящих проводов в будущих электронных устройствах на основе углерода», — говорит профессор Майкл Готфрид из Марбургского университета. По словам его коллег, новая углеродная сеть может также служить в качестве превосходного анодного материала в литий-ионных батареях с большей емкостью лития.
Новая форма углерода получается путем сборки углеродсодержащих молекул на чрезвычайно гладкой золотой поверхности. Молекулы сначала образуют цепи, которые состоят из связанных шестиугольников, а последующая реакция соединяет эти цепи вместе, образуя квадраты и восьмиугольники. Важной особенностью цепочек является то, что они хиральные, то есть существуют в двух типах зеркального отражения. Только цепи одного типа собираются на поверхности золота, образуя упорядоченные сборки, прежде чем соединиться. Это критически важно для образования нового углеродного материала, так как реакция между двумя разными типами цепочек приводит лишь к появлению графена.
Сейчас ученые работают над производством листов материала большего размера, чтобы можно было дополнительно изучить возможности его применения. По их словам, новый метод синтеза приведет к открытию других углеродных сетей в будущем.
https://phys.org/news/2021-05-graphene-atomically-thin-carbon-material.html
