Графен, в дополнение к рекордным показателям тепло- и электропроводности, продемонстрировал и [[замечательные оптические свойства.]]
Группа ученых из Великобритании и России представила результаты изучения оптических свойств графена — двумерного кристалла из атомов углерода. В составе группы — первооткрыватели графена Андре Гейм и Константин Новоселов из Манчестерского университета и Сергей Морозов из Института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН.
Новая работа группы открывает направление использования графена в создании различных оптоэлектронных устройств, в первую очередь — в ЖК-дисплеях. Исследователи установили, что графен пропускает до 98% света, что значительно выше показателя пропускания лучших материалов из оксида индия-олова (82-85%). Эти материалы обладают также и высокой электропроводностью, что и позволяет использовать их в качестве прозрачных электродов, управляющих поляризацией и состоянием жидких кристаллов.
У графена, помимо более высокой прозрачности и электропроводности, есть и другие преимущества перед оксидом индия. Во-первых, индия в скором времени может просто не остаться — это очень редкий, а, значит, и дорогой элемент. Во-вторых, его соединение с кислородом не слишком стабильно, и со временем оно может выделять ионы как индия, так и кислорода. Графен же недорог и очень стабилен.
Ученым удалось решить еще одну важную проблему — создание больших фрагментов графена. Первые образцы графена были получены расщеплением графита на отдельные слои. Новая технология состоит из нескольких этапов. Сначала графит помещают в сосуд с диметилформамидом (органический растворитель) и подвергают облучению ультразвуком в течении 3 часов. Эта процедура приводит к образованию в растворе отдельных графеновых фрагментов.
Дальнейшее центрифугирование позволяет разделить небольшие фрагменты от монослоев графена, которые затем наносят на стеклянную поверхность и нагревают до 250°C в газовой смеси водорода и аргона. Полученные слои графена большой площади не всегда имеют толщину в один атом, их может быть и четыре, однако оптические свойства их близки к показателям тех маленьких образцов, которые получали методом расщепления слоев графита, сообщает Physics World.
****
Графен (graphene) — слой атомов углерода, соединенных посредством sp² связей в гексагональную двумерную кристаллическую решетку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделенную от объемного кристалла.
По оценкам, графен обладает большой механической жесткостью (модуль упругости ~1 ТПа) и хорошей теплопроводностью (~5×103 Вт·м−1·К−1). Высокая подвижность носителей при комнатной температуре делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.
Основной из существующих в настоящее время способов получения графена основан на механическом отщеплении или отшелушивании слоев графита. Он позволяет получать наиболее качественные образцы с высокой подвижностью носителей.
Этот метод не предполагает использования масштабного производства, поскольку это ручная процедура. Другой известный способ — метод термического разложения подложки карбида кремния гораздо ближе к промышленному производству. Поскольку графен впервые был получен только в 2004 году, он еще недостаточно хорошо изучен и привлекает к себе повышенный интерес.
Данный материал не является просто разновидностью других аллотропных модификаций углерода: угля, графита или алмаза — из-за особенностей энергетического спектра носителей он проявляет специфические, в отличие от других двумерных систем, электрофизические свойства.
