Створено новий наноматеріал, гібрид вуглецевих нанотрубок і графена
Новий наноматеріал, який являє собою щось на зразок гібрида графену і вуглецевих нанотрубок, був створений вченими з університету Райса (Rice University). У перспективі такий матеріал є найкращим рішенням для виготовлення електродів деяких електронних приладів, суперконденсаторів та інших пристроїв акумулювання електричної енергії. Група дослідників, очолювана хіміком Джеймсом Туром (James Tour), з допомогою деяких хитрощів виростила на поверхні графенової плівки цілісні вуглецеві нанотрубки, заввишки до 120 мікронів. Для того, щоб наочно продемонструвати цей масштаб, можна привести наступний приклад - будівля, що має таке ж співвідношення висоти до площі основи, пішло б з поверхні Землі далеко в космічний простір.
У новому наноматериале реалізована комбінація графена, плоского листа вуглецю, що має товщину в один атом, і вуглецевих нанотрубок, які складаються з атомів вуглецю, що утворюють щось на зразок труби зі стінкою, так само товщиною в один атом. При цьому, перехід від структури графена до структури нанотрубки зроблений без будь-якого порушення кристалічної решітки вуглецю, всі зв'язки є ковалентными, тобто сусідні атоми вуглецю з'єднуються максимально міцними і стійкими зв'язками. Вуглецеві нанотрубки не просто вбудовані в аркуш графена, вони є його частиною.
"Багато дослідників намагалися встановити вуглецеві нанотрубки на металевому електроді, але нікому не вдалося зробити це досить добре. У всіх випадках, у місці контакту нанотрубок і металу утворювався електронний бар'єр, який обумовлював прояв напівпровідникового переходу і високу омічний опір переходу" - розповідає Джеймс Тур. - "Нам вдалося виростити спочатку шар графену на мідній основі, а потім на цьому графені був вирощений "ліс" вуглецевих нанотрубок. У нашому випадку між мідним провідником і вуглецевими нанотрубками залишалося лише невелике омічний опір, майже не перешкоджає руху електронів".
"Такий матеріал має значення показника ефективної площі більше 2000 квадратних метрів на один грам матеріалу. І це дуже величезне значення".
Графен і вуглецеві нанотрубки є формами вуглецю, мають дуже високу електричну провідність, поєднується з високою міцністю та іншими характеристиками матеріалу. Об'єднання цих двох матеріалів має величезний потенціал для створення швидкодіючих суперконденсаторів, здатних тримати значний електричний заряд в невеликому обсязі матеріалу.
Дані дослідження проводилися вченими університету Райс за підтримки Управління наукових досліджень ВВС США (Air Force Office of Scientific Research, AFOSR), компанії Lockheed Martin Corp. і ВМФ США.