Химики Томского политехнического университета в составе международной коллаборации разработали метод «программирования» свойств графена. Исследование выполнено при поддержке программы «Приоритет-2030». Как пояснили в пресс-службе Минобрнауки РФ, технология позволяет быстро настраивать параметры материала без дорогостоящего оборудования. В будущем это поможет создавать новые типы углеродных электронных компонентов: датчики, фотоэлементы и каталитические устройства. Результаты опубликованы в журнале Carbon.
В основе разработки — электрохимическая литография с катализатором (CEEL). Сначала поверхность графита окисляют до оксида графена с помощью дисульфида молибдена. Затем лазером частично восстанавливают оксид графена с микрометровой точностью. Далее электрическими и химическими методами формируют плазмонно-активные участки.
Идея в том, чтобы «писать», «стирать» и «перезаписывать» слои с разной степенью окисления графена без их разрушения. Это универсальный способ создать на одной углеродной платформе электронные, оптические и химические устройства. Глубина обработки может быть разной, что позволяет делать многослойные структуры. Мы использовали это для создания первого в мире полностью углеродного монолитного полевого транзистора с обратным затвором
Анализ метода с помощью атомно-силовой, рамановской и рентгеновской фотоэлектронной микроскопии подтвердил: процессы проходят локально и полностью контролируются. В отличие от аналогов, технология не требует агрессивных кислот и особых условий. Главное открытие — дисульфид молибдена играет ключевую роль электрокатализатора, формируя однородные слои оксида графена. Это важно для высокотехнологичных устройств. Возможность «перезаписывать» слои позволяет адаптировать технологию под задачи фотоники, биомедицинских сенсоров и электроники.
Слой оксида графена на графите дает яркие прочные пленки. Это структурные цвета: они определяются толщиной слоя и сохраняют стабильность не менее шести недель. Технология чувствительна к температуре и дыханию, что полезно для новых оптических сенсоров
В исследовании участвовали ученые групп TERS-Team, Университет электронных наук и технологий Китая и Сычуаньский университет (КНР).
Ранее российские ученые презентовали новый материал для электроники будущего.
