Свойства графена изменяются под воздействием воды и кислорода
Мы часто обнаруживаем, что пища становится гнилой, когда мы оставляем ее на воздухе надолго, а фрукты становятся коричневыми после того, как они очищены или порезаны. Такие явления можно легко увидеть в нашей повседневной жизни, и они иллюстрируют реакцию окисления-восстановления.
Исследовательская группа Сунмина Рю и Ханела Кана обнаружила, что легирование двумерных материалов с притоком зарядов из воздуха происходит из-за электрохимической реакции, вызванной окислительно-восстановительными парами молекул воды и кислорода. Используя фотолюминесцентную визуализацию в реальном времени, они наблюдали электрохимическую окислительно-восстановительную реакцию между дисульфидом вольфрама и кислородом/водой в воздухе. Согласно их исследованию, окислительно-восстановительная реакция может контролировать физические свойства двумерных материалов, которые могут применяться в гибких экранах, высокоскоростных транзисторах, батареях следующего поколения, сверхлегких материалах.
Двумерные материалы, такие как графен и дисульфид вольфрама, имеют форму одного или нескольких атомных слоев. Они тонкие и легко сгибаются, но твердые. Из-за этих свойств они называются материалом мечты и используются в полупроводниках, дисплеях, солнечных батареях и т. д. Однако, поскольку все атомы существуют на поверхности материала, он ограничен окружающей средой, такой как температура и влажность, которая часто вызывает их изменение или преобразование. До того, как исследовательская группа объявила о результатах своего исследования, было неизвестно, почему такое явление происходит, и его было трудно коммерциализировать.
Исследовательская группа использовала фотолюминесцентную визуализацию в реальном времени дисульфида вольфрама и спектроскопию комбинационного рассеяния графена. Они продемонстрировали молекулярную диффузию через двумерное наноскопическое пространство между двумерными материалами и гидрофильными подложками. Они также обнаружили, что было достаточно воды, чтобы обеспечить окислительно-восстановительные реакции в космосе.
В этом исследовании они достигли фундаментального принципа, необходимого для управления электрическими, магнитными и оптическими свойствами двумерных или других наноразмерных материалов. Предполагается, что этот метод может быть применен для улучшения предварительной обработки, которая необходима для предотвращения модификации двумерных материалов окружающей средой и технологией последующей обработки, такой как капсулирование для гибких и растягиваемых дисплеев.
Профессор Сунмин Рю сказал: «Используя фотолюминесценцию в реальном времени, мы смогли продемонстрировать, что электрохимическая реакция, вызванная окислительно-восстановительными парами молекул кислорода и воды в воздухе, является ключевым фактором и доказала фундаментальный принцип управления свойствами материалов. Эта реакция применяется не только к двумерным материалам, но и к другим наноразмерным материалам, таким как квантовые точки и нанопроволоки. Таким образом, наши выводы станут важной ступенью в развитии нанотехнологий на основе низкоразмерных материалов».
https://econet.ru/articles/svoystva-grafena-izmenyayutsya-pod-vozdeystviem-vody-i-kisloroda