Тим са острва науке прави нови напредак у проучавању макроскопских тела висококристалног графена

Недавно је тим истраживача Џењанг Ванга са Института за чврсто стање, Хефеи института за науку о материјалима, Кинеске академије наука, направио низ напретка у ковалентном расту високо кристалних макросома графена и модулацији њиховог електричног понашања, и сродних резултати истраживања објављени су у часопису Адванцед Фунцтионал Материалс анд Цхемицал Енгинееринг Јоурнал.
Графен је дводимензионални угљенични материјал са одличним механичким, електричним, термичким и оптичким својствима. Ефикасна припрема и макроскопско састављање графена су од великог значаја за његову примену великих размера. Тренутно, конвенционалне методе припреме макросома графена, као што су самосастављање течне фазе, 3Д штампање и метода каталитичког шаблона, могу остварити само нековалентну слабу интеракцијску везу између графенских ламела, што доводи до дисконтинуитета кристалне структуре графена и постаје главни фактор. ограничавање електричних својстава макрозома графена.
Имајући у виду ово, истраживачи су развили ласерски потпомогнуту методу ковалентног раста слој по слој за припрему високо кристалних макросома графена, а симулације молекуларне динамике су теоретски откриле његов ковалентни механизам раста. Метода ковалентног раста омогућила је материјалу да има континуирану кристалну структуру и постигла 100-путоструко повећање проводљивости унакрсног слоја у поређењу са нековалентним склапањем. Материјал помаже да се реше проблеми слагања слојева, регулације квалитета кристала, канала за транспорт јона, ефекта запремине и других проблема са којима се суочава примена графена великих размера, и поставља основу за примену електрода за складиштење енергије графена. Сродни резултати истраживања објављени су у Адванцед Фунцтионал Материалс (Адв. Фунцт. Матер., 2023, ДОИ: 10.1002/адфм.202305191).
Поред тога, да би решили проблем недовољне проводљивости изазване ниском концентрацијом слободних електрона у графенским електродама, истраживачи су у систем материјала увели слободне наночестице бакра богате електронима, формирајући стабилну Цу-Ц везу на интерфејсу Цу и графена. , чиме се остварује ултрависока проводљивост композитног материјала путем убризгавања електрона, са проводљивошћу која достиже 0.37×107 С м-1, што је блиско проводљивости чистог метал. Проводљивост достиже 0,37×107 С м-1, што је близу оној код чистог метала и 3000 пута веће од проводљивости чистог графена. Спектроскопија фине структуре рендгенске апсорпције (КСАФС) у комбинацији са симулацијом теорије функционалне густине (ДФТ) открива ефекат међуфазне структуре на проводљивост, што је од великог значаја за модулацију проводљивости графена за различите примене. Резултати су објављени у часопису Цхемицал Енгинееринг Јоурнал (Цхем. Енг. Ј., 462, 142319 (2023)).
Горе наведени рад подржан је од стране Националног кључног програма за истраживање и развој Кине, Кинеске националне фондације за природне науке, главног пројекта за науку и технологију провинције Анхуи и кључног програма за истраживање и развој провинције Анхуи.