Ученые НИЯУ МИФИ придумали, как стабилизировать пористые материалы на основе гетероструктур из графена и борофена. По их мнению, новые материалы смогут найти применение в качестве анодов и катодов в батареях, а изготовленные из него мембраны станут основой высокопроизводительных эффективных фильтров. Об этом сообщила пресс-служба университета.
Состав нового материала
Графен — это двумерный материал, кристалл которого образован монослоем из атомов углерода. Аналог графена борофен — это тоже двумерный материал, построенный исключительно из атомов бора. Срастаясь друг с другом посредством прочного ковалентного взаимодействия, два листа этих материалов, каждый толщиной в один атом, образуют композит или бислой. Ученые изучили его и узнали нечто новое.
«Если в таком бислое создать отверстия-поры, то получившийся материал будет обладать колоссальными перспективами для приложений, связанных с энергетикой или осмосом. Он сможет найти применение в качестве анодов и катодов в батареях, а изготовленные из него мембраны с высокой селективностью и проницаемостью в отношении определенных частиц станут основой высокопроизводительных эффективных фильтров», — говорит доктор физико-математических наук, профессор Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике НИЯУ МИФИ Михаил Маслов.
Есть проблема
По мнению специалистов НИЯУ МИФИ, технологические процессы изготовления пор в бислое могут привести к разрушению или существенной перестройке атомной конфигурации материала, что отрицательно скажется на его характеристиках. К счастью, решение найдено.
Ученые придумали, как стабилизировать пористые двухслойные структуры без существенного изменения морфологии. В этом помогает пассивация, то есть особый вид обработки, атомарным водородом.
«С помощью компьютерного моделирования, без привлечения дорогостоящих экспериментов мы продемонстрировали, что в отсутствие водорода наблюдается структурный фазовый переход от пористого графена к графенилену — двумерной сетке атомов углерода, построенной из четырех-, шести- и двенадцатичленных углеродных колец. В то же время пассивация сохраняет структуру и желаемые свойства изначального бислоя», — уточняет эксперт.
Прогнозы
Авторы нового исследования рассчитывают на практическое внедрение пористого материала уже в течение ближайших 5-6 лет. Композит борофен-графен уже синтезирован, а создать в нем поры можно с применением современных нанотехнологий.
Ранее журнал Time назвал лучшие изобретения и гаджеты 2022 года. Смотрите на самые интересные из них в нашей подборке:
