- •1. Предисловие
- •2. Введение
- •3. Графит и его соединения
- •Углерод, модификации, графит
- •Кристаллохимия графита (структура, дефекты)
- •Физические свойства графита
- •Химические свойства графита
- •Ковалентные соединения графита и интеркалированные соединения графита
- •Бисульфат графита (бг)
- •Окисленный графит
- •Пенографит
- •4. Наноформы углерода
- •Наночастицы углерода
- •5. Графен
- •Дефекты
- •Скручивание, волны
- •Строение краёв графенового листа и его связь с электронными характеристиками графена
- •6. Терминология
- •7. Методы получения графена и его аналогов
- •Микромеханическое отшелушивание слоёв графита; метод Новосёлова (метод скотча)
- •Методика получения графена по Новоселову (рис. 14)
- •Методы получения однослойного графена
- •Послойное расщепление графита в жидкостях при действии ультразвука
- •Графитизация поверхности металлов а. Осаждение графитизированных слоёв при термораспаде с - содержащих газов на поверхности металлических образцов
- •Б. «Выпотевание» углерода из растворов в металлах
- •Графитизация поверхности SiС при испарении кремния
- •Получение графена при «разрезании» нанотрубок
- •Методы съёма с подложек графитизированных нанослоёв, их стабилизация и перенос на другие поверхности
- •Получение графена и его аналогов из окисленного графита
- •Восстановление чешуек окисленного графена
- •8. Методы характеризации графена
- •А) Прямое визуальное наблюдение
- •Б) Спектроскопия кр
- •В) Сканирующая туннельная микроскопия
- •Г) Атомно-силовая микроскопия
- •Д) Динамическое рассеяние света
- •9. Физические характеристики – свойства графена
- •Электрофизические характеристики
- •Теплопроводность
- •Механическая прочность
- •10. Химия графена и его аналогов
- •Модификация о-содержащих функциональных групп
- •Дисперсии графена и его аналогов в органических растворителях
- •11. Металлсодержащие наночастицы на поверхности графена и родственных объектов
- •12. Материалы на основе графена и его аналогов
- •А) компактирование
- •Б) фиксация на поверхности подложек
- •В) введение в полимеры
- •13. Устройства (электронные приборы, элементы схем) на основе графена; «углеродная» электроника
- •Углеродная электроника; общие положения
- •Сенсоры
- •Другие применения
- •Литература
Сенсоры
Предложено [169] использовать Г в качестве очень чувствительного сенсора для обнаружения отдельных молекул в газовой фазе. Решению этой задачи способствуют такие привлекательные характеристики графенов, как термическая, механическая и химическая стабильность, а также высокая чувствительность электронных параметров к наличию молекул различного сорта, сорбированных на поверхности графенов. Как было показано в предыдущих разделах, принцип действия такого сенсора основан на изменении проводимости 1сГ при сорбции на его поверхности примесных молекул анализируемого газа. Указанная чувствительность определяет возможность разработки на основе графенов нового типа сенсоров, представляющих собой высокочувствительные датчики, способные регистрировать малейшие примеси определенных газов в атмосфере. Так, в [195] установлено, что электрические характеристики плёнок графена, подвергнутых термообработке при температуре 200 оС и выше, оказались весьма чувствительными к присутствию в атмосфере примесей NO2 на уровне нескольких десятков ppm.
Транзистор на основе подвешенного графеного листа может быть с успехом использован в растворе в качестве сенсора, в первую очередь, в качестве pH – датчика [196].
Другие применения
В ряде сообщений говорится о возможности использование Г как материала для создания гибких ЖК-дисплеев [197]. Сообщается о попытках создания экранов для жидкокристаллических дисплеев на основе плёнок графена на полимерных подложках; однако, пока что количество так называемых «битых пикселей» на графеновой плёнке превышает допустимое на порядок. В то же время сообщается, что можно создать жидко-кристаллические дисплеи с электродами из графена [197], не уступающими по характеристикам повседневным устройствам.
Еще одна перспективная область применения Г – изготовление на его основе электродов в суперконденсаторах (ионисторах) для использования их в качестве перезаряжаемых источников тока. Опытные образцы ионисторов на Г имеют удельную энергоёмкость 32 Вт·ч/кг, сравнимую с таковой для свинцово-кислотных аккумуляторов (30 − 40 Вт·ч/кг) [198].
Помимо этого, представляется возможным использование Г для создания мембран с регулируемой проницаемостью, анизотропных ионных проводников, сверхъярких светодиодов и эффективных солнечных батарей [199, 200].
Прозрачные электроды. Обычно в качестве таких электродов применяют оксид индия - олова (ITO). После открытия графена, появилась перспектива использования этого нового материала для создания прозрачных электродов. Первые эксперименты показали, что плёнка многослойного графена с прозрачностью 85 % имеет удельное сопротивление 200 Ом/см2 [57] См. также [201].
Прозрачность графена, наряду с его высокой проводимостью открывает возможность использовать его в качестве анода в светоизлучающих диодах. Показано, что замена ITO на графен позволяет создать светоизлучающий диод с характеристиками, практически не отличающими от аналога диода с ITO [202].
Проблема прозрачных для электронного пучка подложек в экспериментах с использованием ПЭМ стоит достаточно остро. В работе [203] показано, что чешуйки окиси графена можно использовать в качестве таких подложек и при энергии электрона 80 кВ можно получить высокое атомное разрешение различных субстратов на таких подложках.
На основе графена создан магнетометр [204].