Лого Сделано у нас
30

Под руководством ученых из МФТИ открыт «родственник» графена — фаграфен

  • Российские ученые открыли «родственника» графена – фаграфен
  • Российские ученые открыли «родственника» графена – фаграфен

Источник фото: пресс-служба МФТИ

Группа ученых из России, США и Китая под руководством Артема Оганова из МФТИ с помощью компьютерного моделирования предсказала существование нового углеродного двумерного материала, «лоскутного» аналога графена, который они назвали «фаграфен». Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Letters.

«В отличие от графена, который образован шестиугольными „сотами“ с атомами углерода в узлах, фаграфен состоит из пяти-, шести- и семиугольных углеродных колец. Отсюда и его название, сокращение от Penta-Hexa-heptA-graphene», — объяснил Оганов, возглавляющий лабораторию компьютерного дизайна материалов МФТИ.

Двумерные материалы — материалы, состоящие из слоя толщиной в один атом, — в последние десятилетия привлекают большое внимание ученых. Впервые такой материал — графен — был получен в 2004 году выпускниками МФТИ Андреем Геймом и Константином Новоселовым. В 2010 году Гейм и Новоселов были удостоены за это достижение Нобелевской премии по физике.

Графен благодаря своей «двумерности» имеет абсолютно уникальные свойства. Обычные материалы способны проводить ток в том случае, если свободные электроны могут иметь энергию, соответствующую «зоне проводимости» данного материала. Если между диапазоном возможных энергий электронов («валентная зона») и диапазоном проводимости есть разрыв (так называемая запрещенная зона), то этот материал — изолятор. Если «валентная зона» и «зона проводимости» перекрываются, то это проводник, материал, где электроны могут перемещаться под действием электрического поля.

В графене каждый атом углерода имеет три электрона, которые связаны с электронами атомов-соседей, образуя химические связи. Четвертый электрон каждого атома «делокализован» по всему графеновому листу, что позволяет ему проводить электрический ток. При этом в графене запрещенная зона имеет нулевую ширину. Если представить энергию электронов и их положение в виде графика, получится фигура, похожая на песочные часы, два конуса, соединенных вершинами. Их называют «конусы Дирака».

Благодаря этому электроны в графене ведут себя очень странным образом: они все имеют одну и ту же скорость (которая оказывается сопоставимой со скоростью света) и не обладают инерцией. Это выглядит так, как будто они не имеют массы. Примерно так, согласно теории относительности, должны вести себя частицы, путешествующие со скоростью света. При этом скорость электронов в графене составляет около 10 тысяч километров в секунду (в обычном проводнике скорость электронов — от сантиметров до сотен метров в секунду).

Фаграфен, открытый Огановым и его коллегами с помощью алгоритма USPEX, как и графен, является материалом, где возникают конусы Дирака, а электроны ведут себя как безмассовые частицы. «При этом в фаграфене из-за разного числа атомов в кольцах конусы Дирака „наклонены“, поэтому скорость электронов в нем зависит от направления. В графене это не так. Это может быть очень интересно для будущих практических применений, где полезно варьировать скорость движения электронов», — рассказал Артем Оганов.

Фаграфен имеет все другие свойства графена, которые позволяют рассматривать его как перспективный материал для гибких электронных устройств, транзисторов, солнечных батарей, дисплеев и много другого.

Наш портал многократно рассказывал о различных прикладных и теоретических исследованиях и разработках, связанных с графеном. Например, о графеновых лампочках, которые планируется вывести на рынок уже в 2015 году — разработчики уверяют, что они будут потреблять меньше энергии, служить дольше и стоить дешевле светодиодных. Или о гибком дисплее на основе графена, терагерцовых детекторов, искусственной сетчатке и многом другом.

Читайте также...

Вступайте в наши группы и добавляйте нас в друзья :)

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен и сделайте вашу ленту объективнее!
  • -1
    Нет аватара Batut
    02.09.1521:16:58

    Очередное виртуальное достижение. Все соавторы статьи китайцы. Делается все реально в Китае. За денежку вписываются в список институтов МФТИ и Сколтех. Все хлопают в ладоши. Можно отчитываться перед начальством в успешном достижении заявленных формальных показателей. Попутно вытаптывая конкурентов в виде нормальной и реальной российской науки.

  • 0
    Alexander Korolev
    03.09.1511:30:42

    Обычно в Китае делается материальная часть, но чтобы теория. не уж то у нас нет студентов, которые под руководством упомянутого А. Оганова смогли бы рассчитать модель этой аллотропной модификации?

    И открыт не «фаграфен», т. е. новое вещество, а некоторая теоретическая модель модификации графена. Она выделяется среди прочих минимальной энергией структуры. Теперь встаёт вопрос о возможности практического получения вещества, какая у него стабильность и где оно может быть обнаружено в природе. Только после экспериментальной проверки вся совокупная работа может быть названа «открытием» фаграфена.

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,