Физики научились превращать природный газ в графен

© Fotolia / arsdigitalМолекулярная структура графена

МОСКВА, 5 мая – . Американские ученые научились превращать обычный этилен в сверхчистый графен, что удешивит производство этой «нобелевской» формы углерода, говорится в статье, опубликованной в Journal of Physical Chemistry C.

«Так как графен состоит из углерода, мы попытались получить его, используя простейшие углеродные молекулы. Как оказалось, невидимые для нас молекулы этилена действительно можно превращать в гигантские листы графена, заметные невооруженному глазу», — заявил Узи Ландмэн (Uzi Landman) из Технологического института Джорджии в Атланте (США).

Графен представляет собой одиночный слой атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей, напоминающих по своей геометрии структуру пчелиных сот. Он отличается высокой прочностью и уникальными электрическими свойствами. За создание графена выходцам из России Константину Новоселову и Андрею Гейму была присуждена Нобелевская премия 2010 года по физике.

Проникновению графена в промышленность и быт мешает то, что все современные методики его создания не рассчитаны на массовость и требуют или редких и очень дорогих материалов, или фактически «ручного» контроля за производством. Все попытки вырастить графен из набора относительно простых углеводородных или других органических молекул закончились безуспешно.

Ландмэн и его коллеги заявляют, что им удалось решить эту проблему, используя два новшества – особый катализатор на базе редкоземельного метала родия и нагрев исходного сырья до очень высоких температур.

Схема производства листов графена из молекул этилена

Как оказалось, молекулы этилена, природного газа, из которого изготавливают обычные полиэтиленовые пакеты и пластики, могут самостоятельно превращаться в листы графена, если постепенно нагреть смесь из газа и катализатора с комнатной температуры до примерно 700 градусов Цельсия.

Рост температуры, как рассказывают физики, будет менять то, как этилен взаимодействует с родием — сначала газ превратится в одномерные молекулы, похожие по структуре на бензол, а затем их нити соединятся друг с другом, избавятся от водорода и сформируют шестиугольные «соты» графена. Как рассказывает ученый, постепенный нагрев катализатора заставляет водород в буквальном смысле «выкипеть» из молекул бывшего этилена и оставить в нем только углерод.

По словам Ландмэна, графен, полученный таким способом, будет фактически абсолютно чистым и свободным от любых примесей, сильно меняющих электрические и физические свойства этого материала.

Пока такие листы графена нельзя использовать в промышленных целях, так как они остаются прикрепленными к пластине катализатора. В ближайшее время Ландмэн и его коллеги планируют найти способ отделить графен от родия и создадут новые катализаторы, лишенные подобной проблемы.

источник ria.ru