Физики научились превращать природный газ в графен
Американские ученые научились превращать обычный этилен в сверхчистый графен, что удешивит производство этой "нобелевской" формы углерода, говорится в статье, опубликованной в Journal of Physical Chemistry C.
"Так как графен состоит из углерода, мы попытались получить его, используя простейшие углеродные молекулы. Как оказалось, невидимые для нас молекулы этилена действительно можно превращать в гигантские листы графена, заметные невооруженному глазу", - заявил Узи Ландмэн (Uzi Landman) из Технологического института Джорджии в Атланте (США).
Графен представляет собой одиночный слой атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей, напоминающих по своей геометрии структуру пчелиных сот. Он отличается высокой прочностью и уникальными электрическими свойствами. За создание графена выходцам из России Константину Новоселову и Андрею Гейму была присуждена Нобелевская премия 2010 года по физике.
Проникновению графена в промышленность и быт мешает то, что все современные методики его создания не рассчитаны на массовость и требуют или редких и очень дорогих материалов, или фактически "ручного" контроля за производством. Все попытки вырастить графен из набора относительно простых углеводородных или других органических молекул закончились безуспешно.
Ландмэн и его коллеги заявляют, что им удалось решить эту проблему, используя два новшества - особый катализатор на базе редкоземельного метала родия и нагрев исходного сырья до очень высоких температур.
Как оказалось, молекулы этилена, природного газа, из которого изготавливают обычные полиэтиленовые пакеты и пластики, могут самостоятельно превращаться в листы графена, если постепенно нагреть смесь из газа и катализатора с комнатной температуры до примерно 700 градусов Цельсия.
Рост температуры, как рассказывают физики, будет менять то, как этилен взаимодействует с родием - сначала газ превратится в одномерные молекулы, похожие по структуре на бензол, а затем их нити соединятся друг с другом, избавятся от водорода и сформируют шестиугольные "соты" графена. Как рассказывает ученый, постепенный нагрев катализатора заставляет водород в буквальном смысле "выкипеть" из молекул бывшего этилена и оставить в нем только углерод.
По словам Ландмэна, графен, полученный таким способом, будет фактически абсолютно чистым и свободным от любых примесей, сильно меняющих электрические и физические свойства этого материала.
Пока такие листы графена нельзя использовать в промышленных целях, так как они остаются прикрепленными к пластине катализатора. В ближайшее время Ландмэн и его коллеги планируют найти способ отделить графен от родия и создадут новые катализаторы, лишенные подобной проблемы.
