Effets de Substrat sur les Propriétés Chimiques de Graphene : Une Entrevue avec Prof. Michael Strano et M. Qing Hua Wang

Professeur Agrégé de Prof. Michael S. Strano, de Charles et de Hilda Roddey du Génie Chimique, MIT.

M. Qing Hua Wang (auteur primaire), Associé Post-doctoral, Service du Génie Chimique, MIT.

Auteur Correspondant : strano@mit.edu

Dans cette entrevue de Leader d'Opinion avec la Volonté Soutter, Prof. Michael Strano et M. Qing Hua Wang parlent de leur travail sur le graphene, et expliquent comment les propriétés atomique des couches minces de carbone dépendent de quel type de matériau elles sont mises en circuit.

Que vous a incité à décider d'étudier le graphene ?

Graphene a tant de propriétés physiques intéressantes et inhabituelles en termes de ses propriétés de transport électroniques, force mécanique, conduction thermique, Etc. C'est également une substance purement bidimensionnelle qui le rend seul et différent des matériaux conventionnels qui ont un extérieur et un volume. Puisque c'est seulement une couche atomique épaisse, mais peut être transformé en plutôt vastes zones, il fournit des opportunités réellement intéressantes d'un point de vue de matériaux et d'un point de vue de chimie.

Pouvez-vous donner les découvertes de votre recherche actuelle pour nous ?

Dans notre travail actuel, nous avons constaté que les propriétés chimiques du graphene sont fortement affectées par le substrat sur lequel il pose. C'est-à-dire, selon quel matériau le substrat fondamental est, la réactivité chimique du premier côté du graphene peut changer bien rigoureusement. La raison est que le graphene est tellement légèrement lui est promptement affecté par ses environs. En particulier, si on charge des impuretés dans le substrat fondamental - que nous pouvons régler en changeant la chimie extérieure du substrat - ils peuvent faire grouper des électrons et des trous dans le graphene ensemble dans le graphene, formant ce qui sont connus comme magmas d'électron-trou. Dans ces magmas, qui peuvent être aussi petits que quelques nanomètres à travers ou aussi grands que plusieurs centaines de nanomètres, la réactivité chimique locale des graphene peut être très élevée si là beaucoup d'électrons, ou très faible s'il y a un manque d'électrons. Une Fois Que nous connaissons ceci, nous pouvons réellement effectuer des configurations sur le substrat au-dessus de beaucoup de centimètres carrés avant que le graphene soit mis sur lui, afin de régler le niveau des magmas d'électron-trou, et réalisons ainsi le contrôle spatial précis des réactions chimiques dans le graphene.

Le Schéma 1. (a) graphene à une seule couche de Vaste zone est transféré sur un substrat qui est modelé dans des régions alternatives de SiO nu2 (bleu-clair) et d'octadecyltrichlorosilane (OTS) (orange), qui protège le graphene des impuretés chargées dans le SiO2 les magmas induits de ce électron-trou dans le graphene. (b) Après la réaction à du sel de diazonium, que les formes ont en covalence fixé des groupes sur le graphene, la réaction est la plus intense dans les régions où le graphene pose sur SiO2. La configuration de réactivité réfléchit la configuration initiale de substrat. (c) La spectroscopie de Raman est employée pour tracer le degré de réaction, qui varie dans l'espace, en cheminant le taux d'intensité de la crête de D et de la crête de G. Les pistes dans le bleu sont les régions faibles de réactivité où le graphene posait sur OTS, et les pistes en rouge sont les régions élevées de réactivité sur SiO2.

Quelles implications est-ce que ceci a pour la future recherche de graphene ?

Notre travail et le travail d'autres groupes a prouvé que nous devons prêter la grande attention aux environs des graphene, parce que les matériaux sur et sous le graphene peuvent de manière significative affecter ses propriétés électroniques et chimiques. Graphene n'est pas simplement une seule couche uniforme ; il peut agir l'un sur l'autre des voies complexes avec son environnement. Nous pensons que ceci ouvrent des domaines de recherche neufs pour tirer profit réellement de la sensibilité des graphene vers son environnement environnant.

Y A-t-il des demandes de graphene dans des dispositifs commerciaux qui sont rendus possibles par ces découvertes neuves ?

Cette recherche est actuel visée obtenant une meilleure compréhension principale des propriétés chimiques du graphene, mais il y a des implications susceptibles pour biosensing graphene-basé parce que nous pouvons dans l'espace modeler des biomolécules sans recourir aux méthodes brutales concernant corroder ou la photolithographie. Il y a également des implications pour ajouter les couches graphene-basées à un grand choix de matériaux qui peuvent alors chimiquement functionalized, par exemple pour rendre des matériaux biocompatibles ou pour protéger des métaux contre la corrosion.

Quelles zones votre recherche entrera-t-elle dans ensuite ?

Nous avons plusieurs membres du notre groupe étudiant le graphene, et nous regardons comment les différentes demandes de règlement chimiques affectent le transport électronique dans des dispositifs de graphene, comment le comportement du graphene de bilayer diffère du graphene de couche unitaire sous différentes demandes de règlement chimiques, et comment les nanotubes de graphene et de carbone agissent l'un sur l'autre une fois mis en contact les uns avec les autres. Beaucoup de ce que nous faisons explore les propriétés principales du graphene et d'autres nanomaterials parce qu'il y a tant de choses fascinantes à étudier, mais en même temps nous sont toujours des ingénieurs et veulent trouver des applications neuves intéressantes.

Où peuvent les gens découvrir plus au sujet de votre travail ?

Nos résultats actuels sont publiés en Chimie de Nature, le volume 4, Pp. 724-732. Nos autres publications peuvent être trouvées cotées sur le site Web de groupe de Strano.


Date Added: Sep 10, 2012 | Updated: Sep 13, 2012

Last Update: 13. September 2012 12:22

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