В ТПУ научились управлять свойствами графена с помощью лазера

Как можно восстанавливать оксид графена с помощью лазера и видимого света, впервые выяснили ученые из Томского политехнического университета вместе с иностранными коллегами. Это открытие позволит менять свойства материала без нагревания, используя более простые и доступные инструменты.

Оксид графена — это материал, который может быть полезен в разных областях, от создания гибкой электроники до разработки новых нанотехнологий. Чтобы использовать его возможности, нужно восстановить его с помощью лазера. Но точные механизмы этого процесса пока не полностью изучены. Сейчас ученые знают о процессах, которые происходят при использовании инфракрасного и ультрафиолетового света.

Ученые из ТПУ провели исследование, чтобы понять, как меняется оксид графена под воздействием видимого лазерного излучения с длиной волны от 400 до 800 нанометров. Они хотели узнать, что происходит с материалом при воздействии фотонов разных цветов и энергий.

Для этого им нужно было измерить температуру в маленькой области материала во время лазерной обработки. Они использовали метод комбинационного рассеяния света, который позволил им отследить изменения в материале в реальном времени.

Ученые провели эксперимент: они нанесли на стекло особое вещество — оксид графена. Затем с помощью лазера они изменили его свойства, поменяв цвет луча с видимого на близкий к инфракрасному.

Наблюдая за процессом, ученые поняли, что видимый свет играет главную роль в изменении этого вещества. Он помогает отделить от него некоторые части.

Оксид графена восстанавливают, удаляя с него лишние частички. Это происходит, когда его нагревают инфракрасным светом.

Ультрафиолетовые лучи могут сами по себе разрушать связи в материале. А мы исследовали, как на оксид графена действует видимый свет. И обнаружили, что он тоже может удалять лишние частички и менять свойства материала.

Мы измерили температуру и показали, что оксид графена можно восстанавливать с помощью света, — комментирует профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Евгения Шеремет.

Ученые говорят, что восстановление оксида графена зависит от одного важного момента. Нужно особым образом убрать кислородные группы с помощью света, но не нагревать материал слишком сильно. Тогда получатся особенные свойства, которые нельзя создать просто нагревом.

Еще ученые используют свет для создания микроструктур из восстановленного лазером оксида графена. Эти структуры нужны для многих областей применения материала.

Полученные результаты важны для создания новых материалов в будущем. Они подойдут для массового производства.

Также мы выяснили, как восстановить оксид графена с помощью видимого света. Это позволит использовать более распространенные и доступные оптические устройства, а не только те, что работают в ультрафиолетовом или инфракрасном диапазоне, — подчеркивает Евгения Шеремет.

Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

22.11.2024