Открыта способность графена восстанавливать свою структуру

Графен способен сам "заштопать" дыру, пробитую в листе, учёным лишь нужно снабдить его свободными атомами углерода

Графен способен сам "заштопать" дыру, пробитую в листе, учёным лишь нужно снабдить его свободными атомами углерода
(иллюстрация K.S. Novoselov et al, Nano Letters, American Chemical Society).

Залечивание дыры в графеновом листе. Слева направо: дырка заполняется атомами углерода, постепенно "заживляя" повреждённое место. Ровная сетка из шестиугольников, свойственная графену, образуется не сразу. На снимке видны пяти- и семиатомные "кольца"

Залечивание дыры в графеновом листе. Слева направо: дырка заполняется атомами углерода, постепенно "заживляя" повреждённое место. Ровная сетка из шестиугольников, свойственная графену, образуется не сразу. На снимке видны пяти- и семиатомные "кольца"
(иллюстрация K.S. Novoselov et al, Nano Letters, American Chemical Society).

Графен способен сам "заштопать" дыру, пробитую в листе, учёным лишь нужно снабдить его свободными атомами углерода
Залечивание дыры в графеновом листе. Слева направо: дырка заполняется атомами углерода, постепенно "заживляя" повреждённое место. Ровная сетка из шестиугольников, свойственная графену, образуется не сразу. На снимке видны пяти- и семиатомные "кольца"

Графен обладает "способностью к самовосстановлению", сообщает ИТАР-ТАСС со ссылкой на BBC. Это очень полезное свойство сверхтонкого материала, получение которого принесло в 2010 году Нобелевскую премию двум физикам российского происхождения — Андрею Гейму и Константину Новосёлову, обнаружила группа британских учёных в составе Новосёлова и других специалистов из университета Манчестера (University of Manchester) и отраслевой лаборатории SuperSTEM в Дарсбери.

Доклад исследователей представлен американским журналом Nano Letters (препринт статьи можно также посмотреть на сайте arXiv.org). В статье физики рассказали о том, что в случае повреждения тончайшей пленки графена, имеющей толщину всего в один атом, материал способен "самостоятельно" ликвидировать брешь и полностью восстановить свою структуру. Необходимо "просто подвергнуть его воздействию несвязанных атомов углерода".

Открытие было сделано в ходе работы научного коллектива над изучением эффектов от присоединения к полоскам углеродного материала металлических контактов, что является непременным условием для использования феноменальных электрических свойств графена. Процесс был связан с проделыванием отверстий в графеновой плёнке при помощи электронных пучков. Задачей было выяснить, какие при этом получаются разрывы.

К удивлению специалистов, в присутствии рядом с опытными образцами атомов углерода, последние устремлялись к месту повреждения, что приводило к починке листа графена. "Просто случилось так, что мы это заметили, — рассказал соавтор исследования из лаборатории SuperSTEM Квентин Рамас (Quentin Ramasse). — Мы повторили эти операции несколько раз, а затем попытались понять, как это происходит".

Залечивание дыры в графеновом листе. Слева направо: дырка заполняется атомами углерода, постепенно "заживляя" повреждённое место. Ровная сетка из шестиугольников, свойственная графену, образуется не сразу. На снимке видны пяти- и семиатомные "кольца"  (иллюстрация Quentin Ramasse).

Оказалось, что взаимодействовать с краями проделанных отверстий могут и атомы металлов, если таковые присутствуют в системе. Кроме того, учёные выяснили, что углерод из углеводородных соединений формирует в листах графена неправильные формы. При этом "в чистом виде", атомы углерода показали способность, "оттолкнув с пути атомы металлов, полностью заделать прорехи, сформировав свежую и правильную решётку из шестигранников" (именно такое положение атомов свойственно графену).

"Если вы сможете проделать отверстие и контролировать этот "резервуар углеродов", допуская их в небольшом количестве, можно задуматься о методах получения краёв пластин графена с  заданными свойствами или о ремонте дыр, которые появились непреднамеренно", — отметил Рамас.

Графен считается одним из самых перспективных материалов современности. Он был открыт в 2004 году двумя профессорами Манчестерского университета — Андреем Геймом и Константином Новоселовым. Оба ученых являются выпускниками Московского физико-технического института. В 2011 году в признание их научных заслуг королева Великобритании присвоила им рыцарское звание.