Struktur von hexagonalem Nanomaterial. vchal/iStock
Wir haben alle von Graphen gehört, dem Wundermaterial, das Straßen stärken, sowie Weltraumhabitate, und das kann eines Tages machen Weltraumaufzüge möglich.
Aber was ist mit Graphen? Bis vor kurzem war das Material so etwas wie ein Unbekanntes – buchstabieren Sie es auf Ihrem Gerät und es kann sofort automatisch auf das Wort „Graphen“ korrigiert werden.
Seit mehr als einem Jahrzehnt versuchen Wissenschaftler jedoch, Graphen, eine neue Form von Kohlenstoff, zu synthetisieren. Nun ist es einem Forscherteam der University of Colorado Boulder endlich gelungen, wie eine Presseerklärung enthüllt.
Graphyne hat Ähnlichkeiten mit Graphen, könnte aber neue Forschungswege in den Bereichen Elektronik, Optik und Halbleitermaterialien eröffnen.
Das CU Boulder-Team, das seine Ergebnisse veröffentlicht hatein Natursynthese, detailliert, wie sie das Material entwickelt haben, von dem seit langem theoretisiert wird, dass es einzigartige elektronenleitende, mechanische und optische Eigenschaften besitzt.
„Das gesamte Publikum, das gesamte Fachgebiet, ist wirklich begeistert, dass dieses seit langem bestehende Problem oder dieses imaginäre Material endlich realisiert wird“, erklärte Yiming Hu PhDChem'22, der Hauptautor des Artikels.
Die Herstellung von Graphen ist eine „wirklich alte, langjährige Frage, aber da die synthetischen Werkzeuge begrenzt waren, ging das Interesse zurück“, fuhr Hu fort. „Wir haben das Problem erneut herausgebracht und ein neues Werkzeug verwendet, um ein altes Problem zu lösenist wirklich wichtig."
'Die Leute sind sehr aufgeregt'
Dieses neue Werkzeug kam in Form eines Prozesses namens Alkin-Metathese – eine organische Reaktion, die chemische Bindungen von Alkinen spaltet und neu bildet – sowie Thermodynamik und kinetische Kontrolle. Mit diesen Prozessen konnten sie Graphen erzeugen, das ähnlich istLeitfähigkeit zu Graphen, aber mit Kontrolle.
„Es gibt einen ziemlich großen Unterschied zwischen Graphen und Graphen, aber auf eine gute Art und Weise“, sagte Wei Zhang, Professor für Chemie an der CU Boulder, dessen Arbeit zur reversiblen Chemie ein wesentlicher Bestandteil der Entstehung von Graphen war. „Das könnte der seinWundermaterial der nächsten Generation. Deshalb sind die Leute sehr aufgeregt."
Jetzt, da die Forscher Graphen geschaffen haben, wollen sie weiter untersuchen und herausfinden, wie es in großem Maßstab hergestellt werden könnte, um sein Potenzial auf ähnliche Weise wie Graphen freizusetzen.
Sie hoffen auch, mehr darüber zu erfahren, wie das Material für branchenweite Anwendungen, einschließlich in der Produktion, verwendet werden könnte.von Lithium-Ionen-Akkus, zum Beispiel. „Wir versuchen wirklich, dieses neuartige Material aus mehreren Dimensionen zu erforschen, sowohl experimentell als auch theoretisch, von der atomaren Ebene bis hin zu realen Geräten“, sagte Zhang. Die Hoffnung des Teams ist, dass sie die Produktionskosten senken könnenGraphene dramatisch, was bedeutet, dass es seine Reise von einem lange theoretisierten Cousin von Graphen zu einem vollwertigen Wundermaterial für sich abgeschlossen haben wird.
Zusammenfassung:
Die meisten Versuche zur Synthese von Graphenen beschränken sich auf irreversible Kupplungsreaktionen, die oft zur Bildung von Materialien im Nanometerbereich führen, denen eine Fernordnung fehlt. Hier wurde das periodisch sp-sp2-hybridisierte Kohlenstoffallotrop γ-Graphin synthetisiertin großen Mengen über eine reversible dynamische Alkinmetathese von Alkinyl-substituierten Benzol-Monomeren Das Gleichgewicht zwischen kinetischer und thermodynamischer Kontrolle wurde durch die gleichzeitige Verwendung von zwei verschiedenen Hexa-Alkinyl-substituierten Benzolen als Comonomere erreicht, um kristallines γ-Graphen zu ergebenUnter Verwendung von Pulverröntgen- und Elektronenbeugung wurde eine ABC-gestaffelte Zwischenschichtstapelung des Graphens nachgewiesen.Schließlich wurde das Faltungsverhalten des mehrschichtigen Graphens auch bei Exfoliation beobachtet und zeigte Stufenkanten innerhalb einer einzelnen Graphenflocke mit einer Höhe von 9 nm.