Одним из новых интересных представителей широкого класса углеродных наноструктур является графен, представляющий собой индивидуальный слой графита нанометровых размеров, в котором атомы углерода расположены в вершинах правильных шестиугольников, регулярным образом заполняющих участок плоскости. Миниатюрные размеры в сочетании с хорошей электропроводностью, химической стабильностью и механической прочностью делают графены привлекательным объектом фундаментальных исследований, а также прикладного использования в качестве основы новых наноэлектронных и наномеханических устройств.

Однако развитие работ по исследованию фундаментальных характеристик и возможностей прикладного использования графенов затруднено в связи с трудностями получения этих объектов и манипуляций с ними. В связи с этим усилия исследователей многих стран в течение последних лет направлены на поиск методов синтеза графенов в макроскопических количествах.

Недавно большой группе специалистов из Ирландии и Англии удалось разработать процедуру выделения графенов с помощью органического растворителя. В качестве такого растворителя использовался N-метилпирролидон (НМП), куда вводился порошок мелкодисперсного графита. Наряду с этим, в качестве растворителя использовались также N,N-диметилацетамид (ДМА), g-бутиролактон (ГБЛ) и 1,3-диметил-2-имидазолидинон (ДМЕУ). Суспензия, полученная в результате ультразвуковой обработки образующегося раствора, представляла собой однородную жидкость серого цвета с примесью некоторого количества макроскопических частиц, которые легко удалялись в результате центрифугирования. Взаимодействие указанных выше растворителей с частицами графита приводит к их полному либо частичному расслоению с образованием плоских либо изогнутых графеновых монослоев, а также двухслойных и многослойных графеновых структур. Все эти структуры наблюдаются с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ТЕМ). При этом доля однослойных графеновых структур в исследованных образцах оценивается значением 28%. Это соответствует массовой концентрации таких структур на уровне 12% и, с учетом вклада отфильтрованных макроскопических частиц, массовому выходу графенов на уровне 1%. При многократном использовании суспензии для получения графенов их выход может составить величину порядка 10%.

Структуры синтезированных образцов, содержащих графены, исследовалась также методом спектроскопии комбинационного рассеяния (КР). Спектры КР образцов, представляющих собой тонкие пленки графенов поперечником 1 и 5 мкм, содержат G (~ 1,580 cm^-1) и 2D (~ 2,700 cm^-1) полосы, присущие графитовым структурам. Однако D полоса (~ 1,350 cm^-1) наблюдается только в спектре пленок размером 1 мкм, что связано с влиянием краевых эффектов.

А.В. Елецкий

• 1. Y. Hernandez et al. Nature Nanotechnology 3, 563 (2008)