Нещодавно магістранти-біотехнологи та здобувачі ступеня доктора філософії з біотехнології разом із лектором дисципліни «Методи молекулярної біотехнології» та «Мікробні технології наночасток благородних металів» Оксаною Скроцькою відвідали онлайн-лекцію доктора технічних наук, директора Інституту наноматеріалів А. Дрекселя (Університет Дрекселя, США), професора Юрія Гогоці. Він є найцитованішим у світі українським ученим та проводить дослідження в області нанотехнологій.
Лекція була присвячена синтезу та подальшому застосуванню графену у різноманітних галузях. Цей новітній матеріал був відкритий у 2004 році і зараз він найбуває все більшої популярності у найрізноманітніших галузях. Лише протягом останніх декількох років були опубліковані десятки тисяч наукових праць, присвячених дослідженням графену, його властивостей і пошуку нових способів застосування матеріалу.
Молекулярна структура графену нагадує стільники меду – пласкі шари атомів вуглецю (від 1 до 10 шарів), які щільно упаковані у двовимірну гексагональну решітку. У разі більшої кількості шарів мова йде вже про графітові тонкі плівки (тривимірна структура). Двовимірний графен надзвичайно стійкий, оскільки може плавно стискатися без порушення структури матеріалу. Графен є найтоншим матеріалом. Він у 60 разів тонший за найдрібніший з вірусів, у 3 тис. разів тонший за бактеріальну клітину, у 300 тис. разів тонший, ніж аркуш паперу.
Графеновий нанопапір представляє собою сильно стиснутий графен на кремнієвій пластині, ззовні нагадує пап’є-маше. Графенові листи мають унікальну електронну структуру, завдяки чому їх активно використовують в електроніці. Електронна структура графену сильно залежить від кількості шарів, найбільш перспективним вважають одношаровий матеріал. Наприклад, моношаровий графен застосовують у якості нульового провідника, оскільки носії заряду в молекулі графену можуть долати тисячі міжатомних відстаней без розсіювання заряду.
Як тільки розпочинались дослідження графену, його отримували з використанням скотчу. При цьому плоскі шматки графіту поміщали між плівками з липким покриттям (скотч) і розщеплювали його раз за разом, отримуючи тонкі шари графену. Нині високоякісний графен отримують шляхом ex situ графінізації карбіду кремнію в атмосфері аргону. Хімічне осадження графену з парової фази (CVD – chemical vapor deposition) – найпопулярніший і найсучасніший метод молекулярного виробництва графену. Метод полягає у нанесенні графену на підкладку з перехідного металу, яка легко витравлюється розчином кислоти, і тому графен може бути перенесений на іншу підкладку, наприклад діоксид кремнію. Це дає можливість використовувати графен із величезною площею поверхні у різних галузях. Даним методом отримують графен із високою оптичною прозорістю у формі прозорих провідних плівок. Такі плівки використовуються у виробництві тачскрінів для смартфонів, розумних екранів, гнучких LCDs та OLEDs екранів, і сонячних елементів.
Унікальність графена також у тому, що він має таку ж структуру, як і напівпровідники, при цьому він сам проводить електрику як провідники. А ще має високу рухливість носіїв заряду всередині матеріалу. Тому графен при широкому використанні у фото- та відеотехніці виявляє сигнали набагато швидше, ніж інші матеріали.
Матеріал було подано просто, легко і доступно. А наприкінці лекції пан Юрій із задоволенням відповів на усі запитання, що також, у свою чергу, посприяло кращому засвоєнню набутого матеріалу.
Тож ми дякуємо доповідачу за цікаву та змістовну лекцію!
