Ученые создали новый ценный материал — графин. Рассказываем, чем он уникален
На работу ушли десятилетия
Исследователи из Китая и США решили проблему ученых всего мира, создав материал нового поколения — графин. Это открывает новые возможности в электронике, оптике, полупроводниковых материалах, нанотехнологиях и других отраслях.
Ученые давно интересуются созданием материалов на основе углерода из-за пользы в промышленности и универсальности. Так, углерод может образовывать несколько простых веществ: алмаз, графит, фуллерены (Нобелевская премия 1996 года), углеродные нанотрубки, графен (нобелевка 2010-го).
У всех этих материалов (аллотропов углерода) разные свойства. Так, графит непрозрачный и ломкий, а алмаз — прозрачное и самое твердое природное вещество. Сравнительно недавно полученный графен оказался почти фантастическим материалом: будучи оптически прозрачным, он гибкий, прочный и электропроводящий. Его уже используют в укреплении зданий, дорог, будущих конструкций в космосе, для исследования бактерий.
Все вышеперечисленные материалы состоят из атомов углерода какого-либо одного типа. В зависимости от способа, которым атомы углерода связываются друг с другом и иными элементами, различают sp-связанные, sp2-связанные и sp3-связанные атомы. Графен состоит из sp2-гибридов, алмазы — из sp3.
Графин — тоже аллотроп углерода, во многом схожий с графеном, однако он двумерный: в его кристаллической решетке есть и sp-, и sp2-атомы. Существующие методы синтеза позволяют создавать вещества только из одного типа атомов. Поэтому получение графина с двумя типами атомов и связей оказалось очень сложным — за десятилетия работы удалось синтезировать лишь несколько крошечных фрагментов.