Nowatorską metodę wytwarzania płaskich obiektów grafenopochodnych, tzw. nanopłatków grafenowych, opracowali naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Wyniki ich badań ukazały się na łamach „Nature Communications”.
Obserwowany w ostatnich latach szybki rozwój i miniaturyzacja urządzeń elektronicznych zmusza do poszukiwania rozwiązań alternatywnych dla obecnych technologii. Jedna z koncepcji opiera się na zastosowaniu materiałów organicznych, takich jak nanowstążki grafenowe, nanopłatki grafenowe lub dwuwymiarowe kowalencyjnie połączone sieci molekularne. Są one obiecującymi kandydatami do zastosowań jako wszechstronne, dostrajalne do potrzeb materiały organiczne, mające potencjał aplikacyjny w (opto)elektronice, spintronice, magazynowaniu gazów lub czujnikach chemicznych. Jednakże wytwarzanie takich atomowo-precyzyjnych nanostruktur molekularnych wymaga odpowiedniego zestawu „narzędzi” do ich produkcji. W tym kontekście tzw. synteza „na powierzchni” jest obiecującym podejściem do wytwarzania nanomateriałów o wysokim stopniu funkcjonalności.
Pomimo tego wciąż wiele ograniczeń nadal działa jako tzw. wąskie gardła, blokujące syntezę funkcjonalnych nanostruktur lub ich zastosowania. Przykładowo niezwykle pożądane i otwierające nowe obszary eksploracji byłoby uzyskanie możliwości bezpośredniego wykorzystania dużych lub chemicznie aktywnych/niestabilnych prekursorów molekularnych, których nie można osadzić na powierzchni za pomocą standardowych technik. Podobnie opanowanie metody przetransferowania podejścia z powierzchni metalicznych na podłoża półprzewodnikowe, bądź izolujące, będące znacznie bardziej perspektywicznymi z punktu widzenia technologicznego, jest również jednym z głównych wyzwań współczesnych badań.
Nowatorską metodę wytwarzania płaskich obiektów grafenopochodnych, tzw. nanopłatków grafenowych, opracował właśnie zespół pod kierunkiem dr. hab. Szymona Godlewskiego z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego. Kluczową innowacją było wykorzystanie atomowego wodoru jako katalizatora w reakcji prowadzącej do usuwania atomów wodoru oraz tworzenia nowych wiązań węgiel-węgiel. Proces ten pozwolił na uzyskanie atomowo precyzyjnych nanopłatków w ramach tzw. podejścia „chemii na powierzchni”, w którym nanostruktury powstają na podłożach krystalicznych. Wyjątkową cechą tej metody jest jej uniwersalność – umożliwia syntezę układów nanografenowych na szerokiej gamie podłoży obejmującej metale, półprzewodniki, a nawet izolatory.
W opracowaniu nowej metody uczestniczyli także naukowcy z Uniwersytetu w Santiago de Compostela, z Espeem Institiute w Luksemburgu i z Instytutu Nauk o Materiałach w Madrycie. Wyniki badań opublikowało czasopismo Nature Communications.
Łukasz Wspaniały, źródło: UJ