Автор AZoNano 21 мая 2021 года

]

Углерод встречается в природе в разных формах. Помимо графита и алмаза, есть недавно обнаруженные формы с удивительными свойствами.

Например, графен, имеющий толщину всего в один атомный слой, является самым тонким из известных материалов, а его исключительные свойства делают его очень интересным кандидатом для таких приложений, как высокотехнологичная инженерия и электроника будущего.

Что касается графена, каждый атом углерода связан с тремя соседями, в результате чего образуются шестиугольники, которые образуют сотовую сеть.

Более того, теоретические исследования показали, что атомы углерода могут быть организованы в другие плоские сетчатые структуры, при этом оставаясь связанными с тремя соседями, но ни одна из таких предполагаемых сетей пока не создана.

В Марбургском университете в Германии и Университете Аалто в Финляндии ученые в настоящее время обнаружили новую углеродную сеть, которая атомарно тонка, как графен, но состоит из квадратов, шестиугольников и восьмиугольников, образующих упорядоченную решетку.

Исследователи проверили особую структуру сети с помощью сканирующей зондовой микроскопии высокого разрешения и любопытно обнаружили, что ее электронные свойства сильно отличаются от свойств графена.

По сравнению с графеном и другими формами углерода новая бифениленовая сетка – как называется новый материал – проявляет металлические свойства. Узкие полоски сети шириной всего 21 атом уже действуют как металл, в то время как графен является полупроводником такого размера.

Эти полосы можно использовать в качестве проводящих проводов в будущих электронных устройствах на основе углерода.

Майкл Готфрид, профессор Марбургского университета

Готфрид возглавляет команду, разработавшую концепцию.

Согласно Цитану Фану, ведущему автору исследования из Марбурга, « Эта новая углеродная сеть может также служить в качестве лучшего анодного материала в литий-ионных батареях с большей емкостью лития по сравнению с нынешними. материалы на основе графена . »

В университете Аалто исследовательская группа помогла получить изображение материала и расшифровать его свойства.

Команда профессора Питера Лилджерота выполнила микроскопию с высоким разрешением, которая выявила структуру материала, в то время как ученые во главе с профессором Адамом Фостером использовали компьютерный анализ и моделирование, чтобы понять интересные электрические свойства материала.

Новый материал создается путем соединения углеродсодержащих молекул на очень гладкой золотой поверхности. Первоначально эти молекулы образуют цепочки, состоящие из соединенных шестиугольников, и следующая реакция связывает эти цепи вместе, образуя восьмиугольники и квадраты.

Существенной особенностью цепей является то, что они хиральны, что означает, что они встречаются в двух типах зеркального отражения, таких как левая и правая рука. Но только цепочки одного типа накапливаются на поверхности золота, тем самым создавая хорошо упорядоченные сборки, прежде чем они соединятся.

Это жизненно важно для разработки нового углеродного материала, поскольку реакция между двумя различными типами цепей приводит только к графену.

Новая идея состоит в том, чтобы использовать молекулярные предшественники, которые настроены для получения бифенилена вместо графена .

Линхао Ян, Университет Аалто

Ян провел эксперименты по микроскопии высокого разрешения в университете Аалто.

В настоящее время группы работают над созданием больших листов материала, чтобы можно было более подробно изучить возможности его применения.

Мы уверены, что этот новый метод синтеза приведет к открытию других новых углеродных сетей .

Питер Лильерот, профессор кафедры прикладной физики Университета Аалто

Ссылка на журнал:

Fan, Q., и др. . (2021) Бифениленовая сеть: небензоидный углеродный аллотроп. Наука . doi.org/10.1126/science.abg4509.

Источник: https://www.aalto.fi/en[19459008visible