Grafen je materijal budućnosti
Grafen je materijal koji se koristi u razvoju elektroničkih i energetskih uređaja, kao i inovativni materijal za filter vazduha i vode, a naučnici mu našli nova svojstva i primene.
Rezultati istraživanja naučnika s Instituta Ruđer Bošković u Zagrebu prikazuju da primena snopova jona visoke energije može precizno da oblikuje nanoporozni grafen, menjajući funkcionalnost materijala i otvarajući put ka stvaranju materijala s prilagođenim svojstvima.
Naučnici su, kako navodi Institut, koristili jonske snopove za precizno oblikovanje strukture grafena pa bi te primene mogle postati još sofisticiranije i raširenije.
Rezultati njihovog istraživanja objavljeni su u naučnom časopisu "Applied Surface Science".
"Naše istraživanje predstavlja važan korak u razumevanju kako precizno upravljati strukturama na atomskom nivou u grafenu", izjavila je postdoktorantkinja sa Laboratorije za interakcije jonskih snopova i saradnica u radu Kristina Tomić Luketić.
Istakla je kako mogućnost da kontrolišu stvaranje nanopora korišćenjem snopova jona visoke energije otvara nova vrata za prilagođavanje svojstava grafena za specifične primene.
Grafen je materijal koji se sastoji od jednog sloja ugljenikovih atoma raspoređenih u heksagonalnom uzorku, zasluženo nosi titulu čudesnog materijala savremene nauke.
Njegova izvanredna čvrstoća, koja premašuje čak i čelik, kombinovana s gotovo neprobojnom fleksibilnošću i izuzetnom provodljivošću, čini ga idealnim kandidatom za inovativnu primenu u različitim industrijama.
Osim što je najtanji materijal ikad otkriven, grafen je i jedan od najboljih provodnika toplote i električne struje, što otvara nove mogućnosti u razvoju naprednih elektroničkih uređaja, učinkovitijih energetskih rešenja i inovativnih kompozitnih materijala.
Jedinstvene osobine grafena već su pronašle primenu u izradi fleksibilnih štitnika, superbrzih električnih sklopova i ultralakih sportskih rekvizita.
Takođe, zbog svoje sposobnosti formiranja barijera na molekularnom nivou, grafen ima potencijal i u filterima za vodu i vazduh, gde bi njegova primena mogla dodatno da poboljša efikastnost i smanji troškove proizvodnje.
Novo istraživanje naučnika sa Instituta produbljuje razumevanje o tome kako da se upravlja osobinama grafena na nano nivou.
Istraživački tim s Ruđera Boškovića, koji, uz Tomić Luketić, čine i Andreja Gajović iz Laboratorija materijala za konverziju energije i senzore i Marko Karlušić, takođe koautor, iz Laboratorije za tanke filmove na Institutu, koristio je metod koji se može porediti s umetničkim stvaranjem mikroskopskih remek-dela i to na platnu debljine jednog atoma.
Tim je koristio visokoenergetske snopove joda, bakra, silicijuma i kiseonika, koji su ubrzani do velikih brzina, za kontrolisano stvaranje nanopora u jednoslojnom grafenu na podlozi.
U zavisnosti od brzine i vrsti jona, uzorci koje su dobili varirali su, pri čemu su sporiji joni stvarali veće pore, slično efektu koji ostavlja teža lopta koja udara u mekšu površinu.
Važnu ulogu u tom procesu igraju kanali depozicije energije jonskog snopa, nuklearna i elektronska zaustavna moć grafena za jonske snopove.
Nuklearna zaustavna moć deluje poput direktnog udarca u atome, pa može "izbiti" atom iz svog mesta, dok elektronska stvara oštećenje usled poremećaja u elektronskoj strukturi grafena, omogućavajući time stvaranje fino prilagođenih nanostrukturnih obrazaca.
Tim je istražio i kako podloga na kojoj se nalazi grafen utiče na karakteristike oštećenja, otkrivši da materijal ispod grafena igra značajnu ulogu u konačnom izgledu oštećenja.
Što se podloge tiče, istraživanje pokazuje da optimalni rezultati nastaju kada elektronska zaustavna moć znatno prevladava nuklearnu.
Iz Instituta naglašavaju kako bi to moglo da omogući razvoj novih metoda za stvaranje naprednih materijala kao što je nanoporozni grafen, koji bi mogli da se koriste u širokom spektru aplikacija, od naprednih senzorskih tehnologija do sistema za akumuliranje energije.
Izvor: 021
