روش های جدید با توانایی تصویربرداری نقص های سطح گرافن

محققان در یک روش جدید با توانایی تصویربرداری نقص‌های سطح گرافن از فلز پالادیوم که بر مراکز واکنش کربن تأثیر دارد استفاده کرده‌اند.

کد خبر: ۱۱۳۸۹۳

تاریخ: ۰۸ تير ۱۳۹۵ - ۰۸:۴۲

به گزارش ایران اکونومیست به نقل  از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، یافتن این نقص‌ها و تصحیح آن‌ها توسط محققان باعث می‌شود بتوان از حداکثر خواص گرافن استفاده کرد.

در این روش که توسط محققان مؤسسه شرکت شیمی آلیzelinsky ارائه شده‌ است از فلز پالادیوم که بر مراکز واکنش کربن تأثیر گذار است، استفاده شده ‌است. گرافن یک لایه فوق‌العاده قوی از کربن است که هادی بسیار خوبی برای گرما و الکتریسیته می‌باشد. نقص‌های موجود در سطح گرافن انواع مختلفی دارند که باعث افزایش واکنش‌پذیری اتم‌های کربن و زیاد شدن قابلیت ایجاد پیوند‌های شیمیایی این اتم‌ها می‌شوند.
پیدا کردن این نقص‌ها توسط محققان و تصحیح آن‌ها باعث می‌شود بتوان از حداکثر خواص گرافن استفاده کرد. به عنوان مثال پیدا کردن و از بین بردن نقص‌های سطحی باعث می‌شود بتوان از این گرافن تصحیح شده در مواردی که احتیاج به لایه گرافنی کاملا یکدست و صاف است، استفاده کرد.
در موارد دیگری مانند کاربرد‌های کاتالیستی و موارد زیست پزشکی این نقص‌ها می‌تواند جنبه‌ مثبت داشته باشد؛ زیرا می‌توانند باعث اختلاط گرافن و عناصر اضافی مانند فلزات شوند.
وقتی ترکیب Pd2(dba)3 در کلورفرم حل می‌شود، یک محلول قرمز تیره تشکیل می‌شود. اما وقتی گرافن یا سایر مواد کربنی به محلول اضافه شود، پالادیوم کاملاً مصرف می‌شود. در نتیجه محلول قرمز تیره تغییر رنگ می‌دهد و به محلولی بی‌رنگ تبدیل می‌شود.
با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته تصویربرداری، محققان دریافتند که خوشه‌های پالادیوم طبق الگو‌های خاصی که به فعالیت مراکز کربن بستگی دارد، به صورت کاملاً اتفاقی به سطح گرافن می‌چسبند.
در واقع ذرات پالادیوم بر روی نقاط معیوب می‌‌نشینند و تجمع این ذرات بر روی نقاط معیوب بزرگ‌تر بیش‌تر است. مشاهده زنجیره‌های پالادیومی به معنای وجود مراکز معیوب در گرافن است. این نقاط توسط میکروسکوپ‌های الکترونی قابل تشخیص نیستند. ذرات پالادیوم مانند عوامل کنتراست عمل می‌کنند و باعث انجام گرفتن تصویر برداری فضایی از واکنش شیمیایی و در نتیجه آشکار شدن نقاط معیوب لایه گرافن می‌شوند.
به گفته پروفسور آنانیکوو، نقشه‌برداری فلزی از مواد کربنی باعث آشکار شدن خواص شگفت‌انگیزی در ابعاد مولکولی می‌شود. یافته‌های این سیستم نشان می‌دهد که با استفاده از نشانگر‌های پالادیومی بیش از 2000 نقطه معیوب سطحی و یا مرکز واکنش در هر میکرومتر مربع از سطح گرافن قابل شناسایی است. به گفته این محققان ظرفیت غیر منتظره گرافن برای داشتن این تعداد زیاد مراکز واکنش، دانشمندان را به چالش کشیده‌ و آن‌ها را وادار کرده ‌است مجدداً درک خود را از خواص الکترونی و ساختاری مواد کربنی بررسی کنند.
اکنون که محققان آموخته‌اند چگونه نقاط معیوب را شناسایی کنند قدم بعدی کنترل این نقاط است. برخی از این نقاط ماهیتی پویا و توانایی حرکت بر روی سطح گرافن را دارند. اگر محققان بتوانند این حرکت را کنترل کنند فرصتی منحصر به فرد برای ایجاد موادی خواهند داشت و این مسیری جدید برای مطالعات آینده خواهد بود.