Οι ερευνητές ανακαλύπτουν έναν νέο τύπο άνθρακα-λεπτού άνθρακα

Η νέα δομή πλέγματος άνθρακα. Το πάνω μέρος δείχνει σχηματικά τη σύνδεση ατόμων άνθρακα, τον σχηματισμό τετραγώνων, εξαγώνων και οκταγώνων. Το κάτω μέρος είναι μια εικόνα του αμφιβληστροειδούς, που λαμβάνεται με μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης. Πίστωση: Πανεπιστήμιο του Marburg, Πανεπιστήμιο Aalto

Ο άνθρακας υπάρχει σε διάφορες μορφές. Εκτός από το διαμάντι και τον γραφίτη, ανακαλύφθηκαν πρόσφατα σχήματα με εκπληκτικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, το γραφένιο, με πάχος μόνο ενός ατομικού στρώματος, είναι το πιο λεπτό υλικό που είναι γνωστό και οι ασυνήθιστες ιδιότητές του το καθιστούν πολύ ενδιαφέρον υποψήφιο για εφαρμογές όπως η φουτουριστική ηλεκτρονική και η τεχνολογία υψηλής τεχνολογίας. Στο γραφένιο, κάθε άτομο άνθρακα συνδέεται από τρεις γείτονες, σχηματίζοντας εξαγωνικά σχήματα διατεταγμένα σε ένα δίκτυο κηρήθρας. Θεωρητικές μελέτες έχουν δείξει ότι τα άτομα άνθρακα μπορούν επίσης να τακτοποιηθούν σε άλλα επίπεδα επίπεδα δικτύου, ενώ εξακολουθούν να συνδέονται με τρεις γείτονες, αλλά κανένα από αυτά τα προβλεπόμενα δίκτυα δεν έχει ακόμη πραγματοποιηθεί.


Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Marburg στη Γερμανία και στο Πανεπιστήμιο Aalto στη Φινλανδία ανακάλυψαν τώρα ένα νέο είδος άνθρακας δίκτυο, Το οποίο είναι ατομικά λεπτό όπως το γραφένιο, αλλά αποτελείται από τετράγωνα, εξάγωνα και οκτάδες που σχηματίζουν ένα ταξινομημένο δίκτυο. Επιβεβαίωσαν τη μοναδική δομή του δικτύου χρησιμοποιώντας οπτικούς αισθητήρες υψηλής ανάλυσης και διαπίστωσαν ενδιαφέρον ότι οι ηλεκτρονικές του ιδιότητες ήταν πολύ διαφορετικές από αυτές του γραφενίου.

Σε αντίθεση με το γραφένιο και άλλες μορφές άνθρακα, το νέο πλέγμα διφαινυλενίου – όπως ονομάστηκε το νέο υλικό – έχει μεταλλικές ιδιότητες. Οι στενές γραμμές του δικτυωτού πλέγματος, πλάτους μόλις 21 ατόμων, συμπεριφέρονται πραγματικά σαν μέταλλο, ενώ το γραφένιο είναι ημιαγωγός αυτού του μεγέθους. “Αυτές οι γραμμές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως αγώγιμα καλώδια σε ηλεκτρονικές συσκευές με βάση τον άνθρακα του μέλλοντος.” Ο καθηγητής Michael Gottfried, Πανεπιστήμιο του Marburg, ο οποίος ηγείται της ομάδας που ανέπτυξε την ιδέα, είπε. Ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Qitang Fan of Marburg, συνεχίζει: «Αυτό το νέο δίκτυο άνθρακα μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως το ανώτερο υλικό ανόδου στο Μπαταρίες ιόντων λιθίουΜε μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης λιθίου σε σύγκριση με τα τρέχοντα υλικά με βάση το γραφένιο. “

Η ομάδα του Πανεπιστημίου Aalto βοήθησε στην απεικόνιση του υλικού και στην αποκρυπτογράφηση των ιδιοτήτων του. Η ομάδα του καθηγητή Peter Lillieroth πραγματοποίησε μικροσκόπηση υψηλής ανάλυσης που έδειξε τη δομή του υλικού, ενώ ερευνητές με επικεφαλής τον καθηγητή Adam Foster χρησιμοποίησαν προσομοιώσεις και ανάλυση υπολογιστών για να κατανοήσουν τις συναρπαστικές ηλεκτρικές ιδιότητες του υλικού.

Το νέο υλικό αποτελείται από τη συναρμολόγηση σωματιδίων που περιέχουν άνθρακα σε μια πολύ λεπτή χρυσή επιφάνεια. Αυτά τα σωματίδια σχηματίζουν πρώτα αλυσίδες αποτελούμενες από συνδεδεμένα εξάγωνα, και μια μεταγενέστερη αντίδραση συνδέει αυτές τις αλυσίδες μαζί για να σχηματίσουν τετράγωνα και οκτάγωνα. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των αλυσίδων είναι ότι είναι συμπαγείς, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχουν σε δύο τύπους αντανάκλασης, όπως το δεξί και το αριστερό χέρι. Μόνο αλυσίδες του ίδιου τύπου συσσωρεύονται στην επιφάνεια του χρυσού, σχηματίζοντας καλά ταξινομημένες ομάδες, πριν συνδεθούν. Αυτό είναι κρίσιμο για το σχηματισμό του νέου υλικού άνθρακα, επειδή η αλληλεπίδραση μεταξύ δύο διαφορετικών τύπων αλυσίδων οδηγεί μόνο σε γραφένιο. «Η νέα ιδέα είναι να χρησιμοποιηθούν μοριακοί πρόδρομοι που έχουν τροποποιηθεί για να παράγουν διφαινύλια αντί ΓραφενίουΟ Linghao Yan, ο οποίος έχει πραγματοποιήσει πειράματα μικροσκοπίας υψηλής ανάλυσης στο Πανεπιστήμιο Aalto, εξηγεί.

Επί του παρόντος, οι ομάδες εργάζονται για την παραγωγή φύλλων μεγαλύτερου υλικού, έτσι ώστε το δυναμικό εφαρμογής του μπορεί να διερευνηθεί περαιτέρω. Ωστόσο, “Είμαστε βέβαιοι ότι αυτή η νέα μέθοδος σύνθεσης θα οδηγήσει στην ανακάλυψη άλλων νέων δικτύων άνθρακα.” Ο καθηγητής Liljeroth είπε.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Επιστήμη.


Το Kagome graphene υπόσχεται συναρπαστικές ιδιότητες


περισσότερες πληροφορίες:
Δίκτυο διφαινυλενίου: κατανομή άνθρακα εκτός βενζολίου. ΕπιστήμηΚαι το DOI: 10.1126 / science.abg4509

Εισαγωγή του
Πανεπιστήμιο Aalto

το απόσπασμα: Όχι γραφένιο: Οι ερευνητές ανακάλυψαν έναν νέο τύπο ατομικά λεπτού άνθρακα (2021, 20 Μαΐου) που ανακτήθηκε στις 20 Μαΐου 2021 από https://phys.org/news/2021-05-graphene-atomically-thin-carbon-material . html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη μεταχείριση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Η ελαφριά ρύπανση στους δορυφόρους πλήττει το έργο των αστρονόμων

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *