Показан практичный способ выращивания графеновых нанолент внутри нанотрубок

Физики из Университета Умео (Швеция), Университета им. Аалто и Хельсинкского университета (оба — Финляндия) нашли очень простой и эффективный метод выращивания графеновых нанолент внутри однослойных углеродных нанотрубок.

Наноленты — обычные узкие полоски графена — привлекают внимание экспериментаторов своими полупроводниковыми свойствами и появлением нехарактерной для «бесконечного» графена запрещённой зоны. К числу известных способов изготовления нанолент относятся продольное разрезание углеродных нанотрубок и «раскраивание» листов графена электронными или ионными пучками.

В новых экспериментах нанотрубки использовались уже не в качестве источника углерода, а как вспомогательные «одномерные» химические реакторы. Вещества, на основе которых будет проводиться синтез, авторы выбирали, ориентируясь на их доступность, удобство обращения с ними и результаты предыдущих опытов. Рассмотрев всевозможные варианты, учёные остановились на коронене C₂₄H₁₄, состоящем из шести поликонденсированных бензольных колец, и перилене C₂₀H₁₂, образованном пятью кольцами. Оба вещества растворимы в обычных растворителях вроде толуола, а способность молекул коронена при высоких температурах объединяться друг с другом с образованием димеров, тримеров и более крупных полициклических ароматических углеводородов хорошо известна.

Графеновые наноленты, выращенные на основе коронена (a, b) и перилена (с) внутри нанотрубок. Стрелкой отмечена молекула перилена на внешней поверхности нанотрубки. (Иллюстрация из журнала Nano Letters.)

Однослойные углеродные нанотрубки физики помещали в пары коронена или перилена и повышали температуру до 438–530 (350–450) ˚C. Как и ожидалось, в «одномерном» пространстве углеродных нанотрубок молекулы C₂₄H₁₄ или C₂₀H₁₂, объединяясь, формировали закручивающиеся ленты, длина которых ограничивалась только длиной самих трубок. При визуальной оценке ширина лент варьировалась в достаточно широких пределах, увеличиваясь и уменьшаясь на ~0,5–1,0 нм (диаметр нанотрубок, заметим, составлял ~1,7–2,0 нм).

Поскольку на краях молекул коронена и перилена находятся атомы водорода, синтезированные наноленты также, вероятно, окаймлены водородом. Свидетельства этого были обнаружены на рамановских спектрах полученных образцов.

В начале августа мы, напомним, рассказывали о другом способе выращивания нанолент в углеродных нанотрубках, опробованном учёными из Испании, Великобритании и Германии. В той работе ленты, по краям которых располагались атомы серы, синтезировали с помощью электронного пучка; новая методика более практична и лучше масштабируется.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Nano Letters; текст статьи можно скачать отсюда.

Подготовлено по материалам Университета Умео.

Источник

Швеция,  нанотрубки,  Финляндия,  реакторы,  метод,  с 

16.09.2011, 2839 просмотров.