Ученые раздвинули границы электронной микроскопии, чтобы открыть потенциал графена

Электронная микроскопия в Ок-Риджской национальной лаборатории обеспечивает беспрецедентные виды отдельных атомов графена.

Так ученые получают шанс открыть полный потенциал материала для использования в разных сферах, от двигателей внутреннего сгорания до потребительской электроники.

В 2004 году впервые были изолированы кристаллы графена. Они двумерные (толщина равна атому), тяжелее алмаза и намного прочнее стали, обладают беспрецедентной жесткостью, электрическими и тепловыми свойствами. Анализируя конфигурации атомов и связей отдельных графеновых атомов, ученые сумели предложить способы оптимизации материалов, чтобы те больше подходили для определенного применения.

В работе, опубликованной в издании Physical Review Letters, группа ученых из Ок-Риджской национальной лаборатории и университета Вандербильта применила сканирующую трансмиссионную электронную микроскопию с исправленной аберрацией, чтобы исследовать атомную и электронную структуру кремниевых примесей в графене.

«Мы использовали новые экспериментальные и компьютерные инструменты, чтобы выявить параметры связи отдельных примесей в графене. Например, мы можем теперь различать неуглеродные атомы, которые двумерно или трехмерно связаны в графене. Фактически мы, наконец, смогли визуализировать конфигурацию связи, которая была предсказана в 1930-х годах, но никогда не наблюдалась экспериментально», сказал исследователь Хуан-Карлос Идробо. Электроны на орбите вокруг атома делятся на четыре категории — s, p, d и f — на основе факторов, включающих уровни симметрии и энергии.

Мы заметили, что d-состояния кремния участвуют в связи лишь тогда, когда кремний координирован двумерно“, сказал Идробо. „Есть множество элементов, таких как хром, железо и медь, в которых d-состояния или d-электроны играют ведущую роль в определении того, как элементы связаны в материале“.

Исследуя атомную и электронную структуру графена и определяя любые примеси, ученые способны с большей точностью предсказать, какие именно дополнительные элементы улучшат эффективность материала.

Некоторые изменения химического облика графена способны настроит его так, что он станет более подходящим для множества применений. Например, дополнение одного элемента способно сделать материал лучшей заменой платиновым каталитическим конвертерам в автомобилях, в то время как другое дополнение позволяет ему лучше функционировать в электронных устройствах или в качестве мембраны.

Графен обладает потенциалом для замены внутренних элементов электронных гаджетов, которыми люди пользуются каждый день, и все благодаря способности проводить тепло и электричество, а также оптической прозрачности. Графен предлагает более дешевую и обширную альтернативу индию, ограниченному ресурсу, который широко применяется в прозрачных проводящих покрытиях, представленных в электронных дисплеях, включая цифровые дисплеи в автомобилях, телевизорах, ноутбуках, смартфонах, планшетах и аудиоплейерах.

Исследователи ожидают, что методы отображения, продемонстрированные в лаборатории, будут использоваться для понимания атомного строения и атомных связей и в других двумерных материалах.

16.11.2012


Подписаться в Telegram



Нано

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса