Сотрудники кафедры прикладной и технической физики Тюменского государственного университета, участника «Проекта 5–100», получили волнообразную структуру графеновых наночастиц.
Фото: Depositphotos / PhotoXPress.ru
Фото: Depositphotos / PhotoXPress.ru
Аллотропные модификации углерода — одно из интереснейших явлений в области химии. Но если про графит и алмаз слышал каждый, то графен остается менее известной модификацией двенадцатого элемента таблицы Менделеева. Однако Нобелевская премия по физике 2010 года не только смогла привлечь внимание широкой публики к графену, но и послужила толчком к активному изучению свойств этой модификации.
Несмотря на то что об электрических и тепловых свойствах графена стало известно больше чем десять лет назад, он продолжает оставаться популярным объектом исследования. Впрочем, если свойства однослойного графена науке известны, то его химическая модификация, в том числе металлами, вызывает куда больше вопросов. Например, введение в графен ферромагнитных металлов может привести к возникновению магнитных свойств, а адсорбция щелочных металлов на поверхности графеновой пленки — к появлению новых электрических свойств. Стоит сказать, что прикрепление металлов (адсорбция) к графеновой пленке часто выходит неполным. Как правило, металлы адсорбируются на складках, количество которых на всей поверхности невелико. В связи с этим вопрос, можно ли создать волнообразную поверхность графеновой пленки и тем самым улучшить свойства подобной структуры, более чем логичен. Сотрудники кафедры прикладной и технической физики Тюменского государственного университета Юрий Пахаруков и Фарид Шабиев, а также аспирант Руслан Сафаргалиев получили волнообразную структуру графеновых наночастиц.
В качестве подложки, выполняющей роль пленкоформирователя, был использован парафин. Этот выбор объясняется тем, что температура плавления парафина (20–100 градусов Цельсия) отлично вписывается в условия эксперимента. Сообщается, что полученная волнообразная поверхность графеновой пленки стала результатом проявления неустойчивости Кельвина—Гельмгольца. Иными словами, волновая деформация образуется вследствие разных скоростей жидкого парафина и графеновой суспензии, контактирующих между собой.
Кроме того, авторы работы изучили особенности взаимодействия графена и парафина в рассматриваемом процессе. Оказалось, что появление волнообразных структур обусловлено действием вандерваальсовых сил. Их относят к универсальным взаимодействиям между молекулами, которые возникают благодаря непрерывному движению электронов в атомах.
Исследовательская группа также заметила, что на границе жидкого парафина и графеновой суспензии наблюдается формирование межфазной границы, на которой образуется пленка из многослойных графеновых наночастиц.
Результаты исследования, по мнению авторов, могут быть использованы при создании методики формирования упорядоченных структур с нанополосками из графеновых наночастиц.
По материалам статьи Formationof a Wave Structure on the Surface of a GrapheneFilm; Yu. V. Pakharukov, F. K. Shabiev, V. V. Mavrinskii, R. F. Safargaliev, V. V. Voronin; журнал JETP Letters, https://www.utmn.ru/presse/novosti/nauka-segodnya/835662