Физики рассчитали, как получить «соленый графен»

Из кубической структуры каменной соли (слева) получается графенообразная структура из шестиугольников (справа). Изображение: пресс-служба МФТИ

Исследователи из МФТИ, Сколтеха, ТИСНУМ, МИСиС и Университета Райса (США) с помощью компьютерного моделирования выяснили, какой должна быть толщина кристаллической пленки соли, чтобы она «расщепилась» на слои и стала похожа на графен.

Графен— это пленка из углерода толщиной в один атом, по сути, это тот самый графит, из которого делают карандаши, только очень тонкий. Пленка из графена обладает высокой электропроводностью, она прозрачная и прочнее стали той же толщины. Его кристаллическая решетка напоминает пчелиные соты, так как связи между атомами образуют правильные шестиугольники. С момента открытия графена наука активно ищет и изучает новые двумерные материалы с не менее интересными свойствами.

Предыдущие теоретические исследования показали, что пленки с кубической решеткой можно «графитизировать» — расщепить на слои и изменить их кубическую кристаллическую решетку на гексагональную, как у графена. Эффект графитизации теоретически предсказывали, в частности, для каменной соли NaCl. Однако до сих пор не было теории превращения соли в подобие графена.

Ученые создали компьютерную модель кристалла соли и изучили разные формы его кристаллической решетки для того, чтобы выяснить, какой ее вид позволит получить устойчивую структуру из шестигранников, как у графена. Исследователи построили зависимость устойчивости шестигранной структуры от числа слоев и выяснили, что для всех солей натрия кубическая форма переходит в устойчивую шестигранную при толщине в 11 слоев, а для солей лития — от 19 до 27 слоев.

Исследование провели и на других солях. На основании этих данных ученые установили, что количество слоев, при котором структура кристалла переходит в графенообразную, зависит от электроотрицательности металла: чем металл электроотрицательнее, тем сильнее он притягивает электроны и тем меньше толщина пенки.

По словам соавтора исследования, доктора наук Павла Сорокина, работой уже заинтересовались коллеги из Израиля и Японии — они хотят подтвердить теоретические расчеты экспериментом.

Статья опубликована в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.
Теги:

Читать еще на Чердаке: