De Gevolgen van het Substraat voor Chemische Eigenschappen van Graphene: Een Gesprek met Prof. Michael Strano en Dr. Qing Hua Wang

Prof. Michael S. Strano, Charles en Hilda Roddey Associate Professor van Chemische Techniek, MIT.

Dr. Qing Hua Wang (primaire auteur), Post-doctorale Vennoot, Ministerie van Chemische Techniek, MIT.

Overeenkomstige auteur: strano@mit.edu

In deze Gedachte Leider Zal het gesprek met Soutter, spreken Prof. Michael Strano en Dr. Qing Hua Wang over hun werk aangaande graphene, en verklaren hoe de eigenschappen van de atomically dunne lagen van koolstof afhangen van welk type van materiaal zij op worden geplaatst.

Wat maakte u graphene te bestuderen beslissen?

Graphene heeft zo vele interessante en ongebruikelijke fysische eigenschappen in termen van zijn elektronische vervoereigenschappen, mechanische sterkte, warmtegeleidingsvermogen, enz. Het is ook een zuiver tweedimensionale substantie die het uniek en van conventionele materialen verschillend maakt die een buitenkant en een massa hebben. Omdat het slechts één atoom dikke laag is, maar kan in eerder grote gebieden worden gemaakt, biedt het werkelijk interessante mogelijkheden vanuit een materialenperspectief en vanuit een chemieperspectief.

Kunt u de bevindingen van uw huidig onderzoek voor ons schetsen?

In ons huidig werk, hebben wij geconstateerd dat de chemische eigenschappen van graphene sterk door het substraat worden beïnvloed waarop het rust. Namelijk afhankelijk van welk materiaal het onderliggende substraat is, kan de chemische reactiviteit aan de hoogste kant van graphene vrij drastisch veranderen. De reden is dat graphene zo dun het gemakkelijk wordt beïnvloed door zijn omgeving is. In het bijzonder, als er worden geladen onzuiverheden in het onderliggende substraat - dat wij kunnen controleren door de oppervlaktechemie van het substraat te veranderen - zij kunnen elektronen en gaten in graphene aan cluster samen in graphene veroorzaken, die wat vormt elektron-gat vulklei genoemd geworden zijn. Binnen deze vulklei, die zo klein kan zijn zoals een paar nanometers overdwars of zo groot zoals honderden nanometers, graphene kan de lokale chemische reactiviteit zeer hoog zijn als daar heel wat elektronen, of zeer laag als er een gebrek aan elektronen is. Zodra wij dit kennen, kunnen wij patronen op het substraat over vele vierkante centimeters eigenlijk maken alvorens graphene op het, wordt geplaatst om het niveau van elektron-gat vulklei te controleren, en zo nauwkeurige ruimtecontrole van chemische reacties in graphene te bereiken.

Figuur 1. (a) wordt single-layer graphene van het groot-Gebied overgebracht op een substraat dat in afwisselende gebieden van naakte (lichtblauwe)2 SiO en octadecyltrichlorosilane (sinaasappel (OTS)) gevormd is, die graphene van geladen onzuiverheden in SiO beschermt2 die elektron-gat vulklei in graphene veroorzaakte. (b) Na reactie met een diazonium zout, dat covalent verbonden groepen op graphene vormt, is de reactie sterkst in gebieden waar graphene op SiO rust2. Het reactiviteitspatroon wijst op het aanvankelijke substraatpatroon. (c) de spectroscopie van Raman wordt gebruikt om de graad van reactie in kaart te brengen, die, door de intensiteitsverhouding van de piek van D en de piek van G te volgen ruimte varieert. De strepen in blauw zijn de lage reactiviteitsgebieden waar graphene op OTS rustte, en de strepen in rood zijn de hoge reactiviteitsgebieden op SiO2.

Welke implicaties dit voor toekomst graphene onderzoekt zal hebben?

Ons werk en werk van andere groepen hebben aangetoond dat wij concentratie aan de omgeving van graphene moeten betalen, omdat de materialen bovenop en onderaan graphene zijn elektronische en chemische eigenschappen kunnen beduidend beïnvloeden. Graphene is niet alleen één enkele eenvormige laag; het kan op complexe manieren met zijn milieu op elkaar inwerken. Wij denken dit nieuwe onderzoeksgebieden openstelt om graphene uit gevoeligheid naar zijn omringend milieu werkelijk voordeel te halen.

Zijn er om het even welke toepassingen voor graphene in commerciële apparaten die door deze nieuwe bevindingen mogelijk worden gemaakt?

Dit onderzoek wordt momenteel gericht op het krijgen van een beter fundamenteel inzicht in de chemische eigenschappen van graphene, maar er zijn waarschijnlijke implicaties voor hetgebaseerde biosensing omdat wij biomoleculen kunnen ruimte vormen zonder het zijn toevlucht nemen tot ruwe methodes ets of fotolithografie die inhouden. Er zijn ook implicaties voor het toevoegen van graphene-gebaseerde deklagen aan een verscheidenheid van materialen die dan kunnen zijn chemisch functionalized, bijvoorbeeld om materialen biocompatibel te maken of metalen te beschermen tegen corrosie.

Welke gebieden uw onderzoek in daarna zal bewegen?

Wij hebben verscheidene leden van de onze groep die graphene bestudeert, en wij bekijken hoe de verschillende chemische behandelingen het elektronische vervoer in grapheneapparaten beïnvloeden, hoe het gedrag van bilayer graphene van monolayer graphene onder verschillende chemische behandelingen verschilt, en hoe graphene en de koolstof nanotubes wanneer gebracht in contact met elkaar op elkaar inwerkt. Heel wat onderzoekt wat wij doen de fundamentele eigenschappen van graphene en andere nanomaterials omdat er zo vele fascinerende te bestuderen dingen zijn, maar tezelfdertijd zijn wij nog ingenieurs en willen interessante nieuwe toepassingen vinden.

Waar kan mensen meer over uw werk te weten komen?

Onze huidige resultaten worden gepubliceerd in de Chemie van de Aard, volume 4, blz. 724-732. Onze andere publicaties kunnen die op de Strano groepswebsite worden gevonden worden vermeld.


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

Last Update: 13. September 2012 12:21

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit