Физики впервые превратили графен в графан

Международной группе исследователей удалось получить из графена и водорода новый материал графан. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте Университета Манчестера, сотрудники которого принимали участие в работе. Статья ученых появилась в журнале Science. По словам исследователей, новое открытие может найти применение при производстве электроники, а также помочь в развитии водородной энергетики.

О том, что графен является химически активным (в отличие от родственного материала графита) ученым было известно достаточно давно. Чтобы получить графан, исследователи помещали графен в газообразный водород и пропускали через газ электрический ток. В результате молекулы водорода распадались на атомы, которые присоединялись к исходному материалу.

Напомним, что графен представляет собой "лист", состоящий из одного слоя атомов углерода, которые располагаются в вершинах двумерной гексагональной (то есть каждая ячейка сетки представляет собой шестиугольник) сетки. Атомы водорода присоединяются к атомам углерода поочередно: один сверху "листа", другой снизу, немного деформируя плоскую структуру исходного материала (см. рисунок).

Теоретически существование графана было предсказано группой американских ученых в 2006 году на основании компьютерного моделирования. На сайте arXiv.org доступен препринт их статьи, которая позже появилась в журнале Physical Review B.

В отличие от графена, который является проводником электрического тока, графан представляет собой диэлектрик. По мнению исследователей, данное свойство нового материала потенциально может быть использовано при производстве сверхминиатюрных транзисторов, поскольку позволяет решить одну из главных проблем развития графеновой электроники - сложность создания проводящих контуров. Добавление атомов водорода к графену позволит получать на нем регионы графана. Подобными регионами диэлектрика можно, например, разделить лист исходного материала на множество проводящих полос. Отметим, что ранее в качестве одного из вариантов решения проблемы получения проводящих контуров та же группа исследователей предлагала физически нарезать графен полосками толщиною в несколько нанометров и склеивать контуры из них.

Кроме этого новый материал может найти применение в водородной энергетике. В частности, международная группа исследователей установила, что нагрев графана приводит к высвобождению атомарного водорода. Напомним, что одной из основных проблем водородной энергетики является создание эффективных способов хранения водорода. Одним из наиболее перспективных направлений исследований является получение материалов, способных хранить "топливо" в связанном состоянии, в данном случае в виде графана.