Графен под контролем

Специалисты из Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН вместе с профессором Валентином Ананиковым разработали метод, который позволяет обнаружить дефекты на поверхности графена с помощью стандартного микроскопического оборудования.

Графен считается одним из самых перспективных современных материалов, на основе которого ведутся разработки сверхпрочных материалов, приложений для биомедицины, электроники и многих других отраслей. Но для того чтобы графен проявил всю свою уникальность, он должен быть с минимальным количеством дефектов, так как даже незначительные нарушения в кристаллической решетке влияют на свойства материала. Поиск несовершенств в кристаллической структуре осложняется тем, что некоторые из них динамические и могут изменять свое местоположение и даже самоорганизовываться и сливаться вместе. По данным ученых, на одном квадратном микрометре поверхности графена могут располагаться более 2000 реакционноспособных центров.

Метод, предложенный профессором Ананиковым и его коллегами, заключается в том, что на поверхность наносится контрастное вещество — растворимый комплекс палладия Pd2dba3, который избирательно связывается с дефектами углеродного слоя графена. В результате образуются наночастицы металла, которые могут быть зафиксированы обычным электронным микроскопом. По словам Валентина Ананикова, выбор контрастного реагента — это очень важный момент. Он должен обладать двумя важными свойствами: выборочно связываться только с дефективными участками и при этом не влиять на структуру материала. Выбранный учеными комплекс палладия соответствует этим условиям.

Управление дефектами поверхностных структур позволяет химикам создавать катализаторы с заданной активностью, которые способны влиять на скорость прохождения целевой реакции. Подобные катализаторы востребованы в тонком органическом синтезе биологически активных веществ и в нефтеперерабатывающей промышленности.

Статья о результатах исследования была опубликована в топовом научном журнале Chemical Science Королевского химического общества Великобритании и вынесена на обложку издания.