Созданы полимерные «наноковры» из графена

Благодаря новому способу модификации графена ученые смогли синтезировать на образцах этого сверхтонкого вещества хорошо структурированный полимер с сильной ковалентной связью — «полимерный ковер». Вся структура очень стабильна, она меньше деградирует со временем, что делает исследование перспективным для развития органической гибкой электроники. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Chemistry C.

Графен — самое прочное, легкое и электропроводящее соединение углерода. Его можно использовать при создании солнечных батарей, экранов смартфонов, гибкой и тонкой электроники и даже в фильтрах для воды, поскольку графеновая пленка пропускает молекулы воды и при этом задерживает все остальные соединения. Чтобы успешно его применять, нужно вставить его в сложные структуры. Однако это непросто. Как отмечают ученые, сам по себе графен достаточно стабилен и плохо вступает в реакции с другими соединениями. Чтобы соединить его с другими элементами, то есть модифицировать, исследователи разрушают графен. Это сказывается на свойствах полученных материалов.

«При разрушении графена нужно быть очень осторожным. Если перестараться, то теряются уникальные свойства графена. Поэтому мы решили пойти по другому пути. В графене есть неизбежные нанодефекты, например, на стыке граней. В такие дефекты часто присоединяются атомы водорода. И вот этот водород может взаимодействовать с другими элементами», — рассказал профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Рауль Родригес.

Чтобы модифицировать графен, авторы статьи использовали тонкую металлическую подложку, на которой размещается слой этого вещества. Затем на графен наносили раствор с молекулами бром-полистирола. Эти молекулы взаимодействуют с водородом и присоединяются на уже существующие дефекты, в результате получается полигексилтиофен (P3HT). Далее под действием света, в процессе фотокатализа, полимер начинает «расти».

«В итоге мы получили образцы, структура которых напоминает "полимерный ковер", как мы назвали их в статье. Поверх такого "полимерного ковра" помещается дисульфид молибдена. За счет уникальной комбинации материалов получается "сэндвич", который работает как солнечная батарея. То есть он генерирует электрический ток под действием света. Наши эксперименты поставлены так, что между молекулами полимера и графеном образуется прочная ковалентная связь — это очень важно для стабильности получаемого материала», — отмечает Рауль Родригес.

По словам исследователя, этот метод позволяет, с одной стороны, получать очень прочное соединение, с другой — он достаточно простой и дешевый, так как в нем используются доступные соединения. Кроме того, метод универсальный, он позволяет соединять графен с самыми разными полимерами.

«Прочность полученного соединения достигается и за счет того, что мы не разрушаем сам графен, а используем уже существующие дефекты, и за счет прочной ковалентной связи между молекулами полимера. Это позволяет нам рассматривать исследование как перспективное для развития тонкой и гибкой электроники, когда солнечную батарею можно будет пришить на одежду, и при деформации она не сломается», — поясняет ученый.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.