14 марта 2022

Ученые Курчатовского института работают над созданием новых производных графена

Специалисты НИЦ "Курчатовский институт" вместе с коллегами из ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Университета ИТМО и других научных центров работают над методами синтеза производных графена. В частности, ими предложен способ получения аминированного (насыщенного азотом) производного графена. 

Производные графена применяются в качестве основы газоанализаторов и систем, называемых "электронный нос". Эти системы позволяют не просто определять присутствие отдельных газов в атмосфере, а чувствовать и идентифицировать конкретные запахи.

Для этого различные производные графена наносят на конкретные места чипа с несколькими десятками электродов. При связывании с молекулами анализируемого газа (или жидкости) производные графена приобретают дополнительный электрон или теряют его. Это меняет сопротивление проводящего слоя. Проходящий по нему ток увеличивается или уменьшается, что и регистрирует прибор. Дальше данные об этих изменениях анализирует нейросеть, которая строит "образ" каждого запаха. Нейросеть можно обучить, показав ей много разных запахов.

"Электронные свойства графена зависят от связей, образовавшихся у него с азотом. На синхротроне НИЦ "Курчатовский институт", а также с помощью электронной микроскопии и рентгена мы исследовали эти связи. Оказалось, что 5% от всех связей в материале — азотные. Это достаточно большая величина: даже 1% позволяет сильно изменить электрохимические свойства. Таким образом, у нас появилась возможность управлять свойствами графена в широких пределах", – рассказывает старший научный сотрудник Курчатовского комплекса синхротронно-нейтронных исследований Ратибор Чумаков.

"Мы разработали технологии синтеза таких производных, которых раньше не было", — комментирует руководитель работы, научный сотрудник Физико-технического института им. А.Ф. Иофе Максим Рабчинский.