Студенты и сотрудники химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова синтезировали и модифицировали графеновые наночастицы, по форме напоминающие медуз. Их можно использовать для суперконденсаторов и батарей. Результаты работы опубликованы в журнале Applied Surface Science.

Графен представляет собой слой графита толщиной в один атом, состоящий из шестиугольных ячеек, в углах которых находится углерод. Его давно используют в наноэлектронике, так как он обладает высочайшей проводимостью. Физики из МГУ создали нечто среднее между графеном и графитом — “наночешуйки” — частицы диаметром 15-50 нанометров, состоящие из 6-7 слоев графена.

“Подобные материалы обладают очень развитой поверхностью, поэтому могут быть использованы в изготовлении электродов для суперконденсаторов и батарей. При этом модификация их поверхности атомами азота помогает варьировать электрохимические и поглотительные свойства. Также они обладают потенциалом для использования в каталитических процессах и в изготовлении проводящих многокомпонентных полимеров”, — передает пресс-служба МГУ слова одного из авторов работы Сергея Черняка, научного сотрудника кафедры физической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Для применения в микроэлектронных и оптических устройствах такие частицы необходимо легировать, то есть распределять небольшое количество примесей по всей толщине материала. Но для использования в каталитических процессах можно просто нанести немного примесей только на поверхность, что и было сделано физиками из МГУ.

Наночешуйки получили методом химического осаждения из газовой фазы на подложке из оксида магния при температуре 900 градусов по Цельсию, затем отмыли от подложки хлорной кислотой. Именно после отделения от оксида магния чешуйки стали напоминать купола. Далее их обработали азотной кислотой, после чего их края покрылись функциональными кислородными группами. Потом эти группы преобразовывались в азотные “жгутики” под воздействием аммиака или водного раствора карбамида ((NH2)2CO) при температуре 220 градусов по Цельсию.

Полученные структуры напоминали медуз, поэтому авторы работы назвали их “медузообразными графеновыми наночешуйками”. Поверхность и изменение структуры образцов изучали с помощью растрового и просвечивающего электронных микроскопов, рамановской и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Интересно, что сама структура наночешуек не изменилась благодаря низкой температуре, при которой проводилось воздействие аммиаком или карбамидом.