Как физики из Канзаса случайно нашли простой способ получения графена

Физики из Канзаса случайно открыли самый простой способ получения графена. В современных промышленных процессах используют сильные кислоты, щелочи и даже плазму, а по новому методу американских учёных нужны только баллон ацетилена, баллон кислорода и искра.

Сейчас производство графена в промышленных масштабах — очень энергозатратный, сложный и дорогой процесс. Чаще всего его получают из природного материала — пиролитического графита, который восстанавливают до чистого углерода, а затем механическими и химическими способами добиваются того, чтобы отдельные частицы графенабыли не толще нескольких слоев. В процессе производства используют сильные кислоты, щелочи, создают очень высокие температуры и давление.

Слева направо: Джастин Райт (Justin Wright), Крис Соренсен (Chris Sorensen), Арджин Непал (Arjun Nepal).

Группа физиков из университета Канзаса запатентовала способ, в котором опасные реагенты вообще не нужны, а электроэнегрия используется крайне экономно — на один производственный цикл нужна всего одна искра. Ингредиентов всего два: смесь газообразных углеводородов и кислород. Смесь газов взрывают в детонационной камере, и на выходе образуется очень мелкодсперсный порошок, частицы которого имеют структуру графена.

Этот метод получения графена был открыт по счастливой случайности: на самом деле ученые искали способ получить насыщенный углеродом золь, а затем перевести его в гель. Открыв камеру, физики собрали черный порошок и рассмотрели его частицы в электронный микроскоп, где увидели узор пчелиных сот — верный признак того, что в камере получился графен. Вместо золь-геля был открыт самый простой из известных метод производства графена, который легко перенести в промышленное производство.

Графен — это двумерная аллотропная модификация углерода, в которой все атомы уложены на плоскости в ряды правильных шестиугольников. Впервые полученный в 2004 году, графен оказался крайне полезным материалом для электроники и энергетики. Он очень прочен, очень теплопроводен, а некоторые его свойства вообще уникальны: так, графен — материал с самой высокой подвижностью электронов из всех известных науке. Именно это его свойство сделало его необходимым в электронике, катализаторах, элементах питания и композитных материалах.