Вчені навчилися формувати з графена тривимірні об’єкти складної форми

Група дослідників з Фінляндії і Тайваню виявили, що графен, одношаровий матеріал з атомів вуглецю, може бути перетворений в тривимірні об’єкти тільки за допомогою одного лазерного світла.

В якості демонстрації розробленої ними технології була створена крихітна багатоступенева графенову піраміда, висотою в 60 нанометрів, що всього в 200 разів більше товщини одного графенового шару.

Нагадаємо нашим читачам, що графен – це найближчий “родич” графіту, форми вуглецю, що складається з мільйонів і мільярдів графенових шарів. Графен був відкритий в 2004 році і за це відкриття Андрій Гейм і Костянтин Новосьоловв 2010 році стали лауреатами Нобелівської премії в галузі фізики. З того часу багато вчених з різних країн зайнялися вивченням властивостей цього матеріалу, на базі якого можна робити електронні та оптичні пристрої, такі, як транзистори, фотоелементи і різні датчики. А в найближчому майбутньому, ймовірно, ми зможемо побачити ще більшу кількість нових пристроїв на основі графену.

Цікавим є той факт, що можливість надання графену тривимірної форми була виявлена ​​вченими по чистій випадковості. “Використовуючи різні види освітлення, ми займалися дослідженнями властивостей включених в графен різних хімічних сполук. І під час одного з експериментів ми наткнулися на те, що нам не вдається знайти жодного сліду сторонніх включень в графені. Провівши дослідження ми прийшли до висновку, що винуватцем є структурні дефекти графеновой плівки, які несуть відповідальність за разючі зміни цього матеріалу “- розповідає Вей Йен Вун (Wei Yen Woon), дослідник з Тайваню.

“Отримані експериментальні дані спочатку повалили нас в подив, адже вони спочатку не мали ніякого практичного сенсу” – розповідає доктор Пекка Коскінен (Dr Pekka Koskinen), що відповідає за теоретичну частину проведених експериментів, – “Але поступово, завдяки постійному порівнянні даних експериментів і результатів комп’ютерного моделювання, ми розібралися в ситуації та прийшли до розуміння фізики механізму формування тривимірних об’єктів з графена “.

“Ми назвали розроблений нами спосіб” оптичним штампуванням “. Цей процес нагадує процес надання форм листовому металу за допомогою молотка. Тільки в нашому випадку роль цього молотка грає промінь лазерного світла” – розповідає професор Міка Петтерссон (Mika Pettersson), яка очолює експериментальну дослідницьку групу, – “Краса цієї технології полягає в її простоті і швидкості, вона не вимагає використання додаткових хімікатів і обробки матеріалу. І, незважаючи на цю простоту, ми були вкрай здивовані тим, що простий промінь лазерного світла здатний викликати такі кардинальні зміни структури графена. Для осмислення цього і розуміння того, що відбувається, нам треба було досить багато часу “.

Результати додаткових досліджень показали, що графен в його новій “тривимірної” формі є досить стабільним матеріалом. Він володіє електронними та оптичними властивостями, що сильно відрізняються від властивостей звичайного “двомірного” графена. І це дозволить використовувати “відформований” графен для виготовлення принципово нових нанорозмірних електронних, оптоелектронних та оптичних пристроїв.