ТОМСК, 13 февраля. /ТАСС/. Химики Томского политехнического университета (ТПУ) вместе с учеными из Китая разработали новый метод формирования свойств графена без сложного дорогостоящего оборудования. Данный способ можно использовать в создании новых типов углеродных электронных компонентов, сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.
Технология представляет собой электрохимическую литографию с использованием катализатора (CEEL). В начале ученые с помощью электрокатализатора дисульфида молибдена окисляют поверхность графита до оксида графена. Затем на полученных образцах с помощью лазерной обработки частично восстанавливают оксид графена с микрометровой точностью. Далее электрическими и химическими методами политехники направленно формируют плазмонно-активные участки.
"Идея предложенной нами технологии в том, чтобы "писать", "стирать" и "перезаписывать" слои с различной степенью окисления графена без их полного разрушения. По сути, это универсальный способ, который позволяет создать на одной углеродной платформе электронные, оптические и химические устройства. Причем глубина обработки может быть разной, и таким образом можно создать многослойные структуры. Мы использовали это для формирования первого в мире полностью углеродного монолитного полевого транзистора с обратным затвором", - пояснил руководитель проекта, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Рауль Родригес.
С помощью атомно-силовой микроскопии, рамановской, сканирующей и рентгеновской фотоэлектронной микроскопии было подтверждено, что процессы нового метода происходят локально и контролируются. При этом не используются агрессивные кислоты и условия. Эксперимент показал, что дисульфид молибдена играет ключевую роль в качестве электрокатализатора для формирования более однородных слоев оксида графена, которые важны для создания высокотехнологичных устройств. За счет возможности перезаписывать слои метод позволяет адаптировать будущие технологии под конкретные задачи фотоники, биомедицинских сенсоров и электроники.
"Формирование слоя оксида графена на подложке из графита позволяет получить яркие и прочные пленки. Такие цвета называются структурными, потому что они определяются толщиной слоя. Свою стабильность они сохраняют не менее шести недель. Это ценно для применения таких фотонных структур. Притом технология чувствительно реагирует на температуру и дыхание, что может быть полезным при разработке новых оптических сенсоров", - добавил участник проекта, аспирант ТПУ Павел Бахолдин.
Международное сотрудничество
В исследовании приняли участие ученые научной группы TERS-Team Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, Университет электронных наук и технологий Китая и Сычуаньского университета. Исследование получило поддержку по федеральной программе Минобрнауки РФ "Приоритет-2030" нацпроекта "Молодежь и дети". Результаты работы ученых опубликованы в журнале Carbon (Q1, IF: 11,6).