Однако комбинировать графен с другими материалами на молекулярном уровне сложно: способ взаимодействия графена с другими материалами зависит не только от того, какой материал вы выберете, но и от того, как эти материалы контактируют с графеном. Вместо того, чтобы приклеивать слой готового материала к графену, соответствующие атомы приводятся в контакт с графеном таким образом, что они «растут» на графене в желаемой кристаллической структуре.
До сих пор механизмы «роста» таких других материалов на графене часто оставались неясными.
В новом совместном исследовании исследовательских групп из Венского технического университета и Венского университета впервые показано, как оксид индия растет на графене. Комбинация оксида индия с графеном важна, например, для дисплеев и датчиков.
Результаты представлены в научном журнале «Advanced Functional Materials».
Пицца с графеном
«Как и в случае с пиццей, технология графена зависит не только от графеновой основы пиццы, но и от ее начинки», – объясняет Бернхард С. Байер из Института химии материалов Венского технического университета, который руководил исследованием. «Однако то, как эти покрытия наносятся на графен, имеет решающее значение."
В большинстве случаев атомы в газообразном состоянии конденсируются на графене. В случае оксида индия это индий и кислород. «Но есть много параметров, таких как фоновое давление, температура или скорость, с которой эти атомы направляются к графену, которые сильно влияют на результат», – говорит Бернхард Байер. "Поэтому важно развить фундаментальное понимание химических и физических процессов, которые на самом деле происходят. Но для этого нужно наблюдать за процессом роста. "
Это именно то, что сейчас удалось сделать исследовательской группе: впервые отдельные этапы роста оксида индия на графене наблюдались в электронном микроскопе с атомным разрешением.
Случайно распределены или идеально выровнены
«Что было особенно интересно для нас, так это наблюдение, что, в зависимости от фонового давления, кристаллиты оксида индия либо беспорядочно располагаются на кристаллической решетке графена, либо идеально сцепляются друг с другом, как кирпичи Lego. Эта разница в расположении может существенно повлиять на эксплуатационные свойства комбинированных материалов », – говорит Кенан Элибол, первый автор исследования.
Новые результаты будут полезны для того, чтобы сделать интеграцию графена с другими материалами более предсказуемой и управляемой с точки зрения требований будущего применения.