В лаборатории Новоселова обнаружили самозалечивание графена

Исследователи под руководством нобелевского лауреата Константина Новоселова засняли процесс спонтанного восстановления дыр в графене. Работа ученых пока не принята к публикации, но ее препринт уже появился в архиве Корнельского университета. Кратко содержание работы пересказывает блог Technology Review.

Авторы создали с помощью пучка электронов в одноатомном слое углерода дыры, а затем наблюдали за их поведением с помощью электронной микроскопии.

Стабильность дефектов зависела от химического состава среды. Если в ней присутствовали ионы палладия, то они образовывали комплексы с краевыми атомами углерода. При высоких концентрациях палладия дефекты имели тенденцию расширяться. При низкой концентрации ионов металлов и наличии в среде углерода, пограничные атомы оказались способны формировать новые связи, которые "зашивали" дефект. Дыры в таком случае исчезали.

Если углерод присутствовал в форме углеводородов, то "заплаты" преимущественно состояли из циклов углерода из 5, 6, или 7 атомов. При этом в слой включался углерод, валентности которого были заняты водородом. Если же углерод присутствовал в атомарной форме, то дефекты залечивались практически идеальными шестичленными циклами, характерными для графена.

Работа показывает, что образующиеся при производстве графена дефекты можно эффективно удалять с помощью относительно несложной процедуры. Кроме того, из опубликованных данных следует, что, при правильном подборе химического окружения, графен можно получать не только с помощью стандартной процедуры отслаивания, но и непосредственно наращивая однослойный кристалл на затравке. Окажется ли такой способ производства практичным, пока не ясно.

Константин Новоселов совместно с Андреем Геймом за работы по изучению графена в 2010 году удостоился Нобелевской премии по физике. Из-за своих уникальных электрических и механических свойств одноатомный углерод считается на сегодняшний день одним из самых перспективных материалов. Он может стать основой новых видов микропроцессоров, сенсоров или, например, мембран для обессоливания воды.