GIGPORT.RU ГЛОБАЛЬНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ГИПЕРПОРТАЛ
  ГЛАВНАЯ НОВОСТИ АФИША ПРОЕКТЫ ИННОВАЦИИ ТУРИЗМ РАЗВЛЕЧЕНИЯ  
       
 
       
Электроника   Бытовая техника   Спорт и отдых   Софт и игры   Видео и музыка на DVD и Blu-ray   Музыка   Антиквариат и винтаж  

2

vkontakte.ru mail.ru facebook.com twitter.com ok.ru plus.google.com  information rss
       
ЭКОНОМИКА И БИЗНЕС СОЦИАЛЬНАЯ ЖИЗНЬ ИСКУССТВО БЕЗОПАСНОСТЬ HI-TECH ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ЭКОЛОГИЯ КОСМОС НАНОТЕХНОЛОГИИ МЕДИЦИНА АРХИТЕКТУРА ЭНЕРГЕТИКА И СВЯЗЬ ТРАНСПОРТ РАЗНОЕ
 
 
 
 
2D-ПОЛИМЕР  

2D-ПОЛИМЕР




01.05.2014 материаловедение, энергетика, углерод, графен, полимер



Учёные из Массачусетского технологического института электротехники (MIT) создали новый двумерный полимер для плоских полупроводников, который позволит повысить производительность солнечных батарей и транзисторов.
   
  Схема молекулярной структуры нового материала показывает, как он, естественно, образует гексагональную структуру решётки, и её двумерные слои, естественно, выстраиваются таким образом, что отверстия в шестиугольниках все идеально ровные

Результаты нового исследования, проведённого в MIT доцентом кафедры химии Мирча Dincă и семи соавторов, только что были опубликованы в Интернете в журнале Американского химического общества.

Графен представляет собой двумерную кристаллическую решётку. Атомы углерода, образующие эту решётку, располагаются в вершинах правильных шестиугольников, что делает её похожей на пчелиные соты. Углеродные нанотрубки представляют собой свёрнутые листы графена, а кристалл графита — стопку листов графена.

Впервые двумерные графеноподобные полимеры с регулярным размером и упорядоченным взаимным расположением пор были получены исследовательской группой Андрея Гейма (Andre Geim) совместно с коллегами из Института полимеров Макса Планка (Майнц, Германия).

Графен обладает уникальными свойствами — он исключительно прочен на разрыв, отличается замечательной теплопроводностью и сочетает такие несовместимые свойства как хрупкость и пластичность. Графен непроницаем для газов, что делает его перспективным материалом для создания герметичных газонепроницаемых мембран. Необычные электронные свойства графена позволяют говорить об отдалённой перспективе замены графеном кремния в полупроводниковых устройствах.

Исследователи во всём мире работают над тем, чтобы использовать необычные свойства графена. Но этому материалу не хватает одной важной характеристики, чтобы сделать его ещё более полезным: свойство называется запрещённой зоной, что очень важно для создания устройств, таких как компьютерные чипы и солнечные батареи.
   
 
2D-ПОЛИМЕР   Введение в структуру листов графена полостей определённого размера позволяет подстраивать электронные характеристики двумерного углеродного кристалла.

По этой причине в настоящее время ведутся интенсивные исследования, направленные на синтез и изучение свойств 2D-полимеров, строение которых было бы подобно структуре графена.

Так, например, для получения такого полимера исследователи создали условия для самопроизвольной самоорганизации функционализированных фенильных колец на двумерной поверхности серебряного субстрата.
   
  Такой подход позволил получить пористую форму графена, диаметр пор в которой составляет меньше размера единичного атома, а значение расстояния между порами составляет менее нанометра.

Раньше пористый графен получали с помощью литографических методов, позволяющих вытравливать поры в слое материала. Однако поры, которые могут получить методом литографии, как правило, отличаются размером много большим, чем диаметр нескольких атомов. Поры, полученные литографическим способом, расположены друг от друга на больших расстояниях, чем поры, полученные новым методом, основанным на самоорганизации.

Новый процесс, который основан на самоорганизации ароматических строительных блоков в предопределённых структурой этих блоков локациях, позволяет получить двумерную систему регулярного строения. Новый метод позволяет получить графеноподобные полимеры с порами, расположение которых отличается большей регулярностью, чем расположение пор в графеноподобных материалах, получаемых иными существующими методиками.

Недавно учёные из Массачусетского технологического института и Гарвардского Университета обнаружили, двумерный материал, свойства которого очень похожи на свойства графена, но с некоторыми явными преимуществами — в том числе на то, что этот материал, естественно, имеет срок запрещённой зоны.

Новый материал, сочетание никеля и органического соединения под названием HITP, также имеет преимущество самостоятельной сборки: его составляющие, естественно, собирают себя, снизу-вверх, что позволяет упростить производство и настройку с заданными свойствами путём регулирования относительного количества ингредиентов.

Исследования в области двумерных материалов, которые часто обладают необычными свойствами, является «последним писком моды в эти дни, и не зря», — говорит Dincă. Графен, например, имеет очень хорошую электро- и теплопроводность, а также большую силу.
   
 
2D-ПОЛИМЕР   Но отсутствие запрещённой зоны требует от исследователей определённых усилий, чтобы изменить его для заданных целей — таких, как, добавление других молекул, которые прикрепляются к его структуре.

Эти меры, как правило, ухудшают характеристики, но именно их и желательно сделать в первую очередь.

Новое соединение, Ni 3 (HITP) 2, имеет чётко выраженную гексагональную сотовую структуру графена, разделяя его.

Полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (слева) и шаростержневая модель двумерного пористого полимера (справа: углерод — светло-зелёный, водород — белый, поверхность серебра — серые сферы)
   
  Более того, несколько слоёв материала, естественно, образуют идеально ровные стопки, с отверстиями в центрах всех шестиугольников ровно такого же размера, около 2 нанометров (миллиардных долей метра) в диаметре.

В первых экспериментах, исследователи изучили материал в балк-форме, а не как плоские листы, что делает текущие результаты — в том числе отличную электропроводность — ещё более впечатляющими, так как эти свойства должны быть ещё лучше в 2-D версии материала. Есть все основания полагать, что свойства этих частиц хуже, чем у листа, но они всё равно впечатляют.

К тому же, это только первый, из разнообразного семейства подобных материалов, построенных из различных металлов или органических соединений. «Теперь у нас есть весь арсенал органического и неорганического синтеза. Это может быть использовано для настройки свойств, с атомоподобной точностью и практически бесконечной управляемостью», — говорит Dincă.

Такие материалы, в конечном счёте, позволяют создавать солнечные батареи, с возможностью захвата различных длин волн света солнечного спектра, или улучшить суперконденсаторы, которые могут хранить электрическую энергию, когда это не нужно.

Кроме того, новый материал может быть использован в области фундаментальных исследований о свойствах материи, или в создании экзотических материалов, таких как магнитные топологические изоляторы, или материалов, которые обладают квантовым эффектом Холла. «Они в том же классе материалов, которые прогнозировали, как имеющие новые экзотические электронные состояния. Они были бы первым примером этих эффектов в материалах, сделанных из органических молекул», — говорит Dincă.
   
 
2D-ПОЛИМЕР   Pingyun Фэн, профессор химии в Университете Калифорнии в Риверсайде, говорит, что подход, используемый в этой команде, является новым и удивительным, а качество этой работы является выдающимся. Она добавляет, что эта находка представляет собой крупный шаг вперёд в синтезировании новых полупроводниковых материалов.

Источник: GIGPORT.RU

Статьи по теме:
- ДВОЮРОДНЫЙ БРАТ
- БУДУЩЕЕ БЕЗ КОРРОЗИИ
- «УЗОРЫ НА СТЕКЛЕ»
- КОНКУРЕНТ ГРАФЕНА
 
Нравится
 
 
 
 
 
 
 
GIGPORT.RU ГЛОБАЛЬНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ГИПЕРПОРТАЛ
ГИПЕРПОРТАЛ
ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ
ИНТЕРЕСНОЕ В МИРЕ
ОНЛАЙН ГИПЕРМАРКЕТ
ДОСКА ОБЪЯВЛЕНИЙ
РАЗВЛЕЧЕНИЯ
ГИПЕРПОРТАЛ
 
     
 
Книги   Детям и мамам
 
     
 
Одежда, обувь, аксессуары   Красота и здоровье
 
     
 
 
     
   
     
   
     
       
  COPYRIGHT
 
  Рейтинг@Mail.ru   Яндекс.Метрика   Проверка тиц pr