Ученые из Национального института материаловедения Японии разработали новую технологию получения монослойных пленок (толщиной в одну молекулу). В отличие от распространенной сегодня технологии, этот метод значительно проще и быстрее — пленку можно получить примерно за минуту. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Зачастую двумерные материалы создаются не в виде единого и непрерывного листа, а из множества небольших листов размером в несколько микрометров. Эти листы укладываются подобно плитке. Одним из наиболее часто применяемых методов является метод Ленгмюра-Блоджетт. Но он довольно сложен, а время изготовления пленки таким методом составляет около часа. Японские исследователи решили упростить процесс получения двумерных материалов.

Изображения полученных пленок. Kazuaki Matsuba et al. / Science Advances, 2017

В качестве материалов исследователи использовали оксиды металлов — Ti_0.87O₂^0.52− and Ca₂Nb₃O₁₀ ⁻ , оксид графена и восстановленный оксид графена (rGO). Небольшие тонкие листы шириной от десятых долей до десяти микрометров размешивали в диметилсульфоксиде — широко используемом органическом растворителе.

Схема формирования монослоя. Kazuaki Matsuba et al. / Science Advances, 2017

В основе этого метода лежит центрифугирование. Небольшой объем суспензии помещали на подложку диаметром 30 миллиметров, закрепленную на вращающемся с большой частотой диске. За счет вращения жидкость на круге утонялась, а из-за электростатического отталкивания листы осаждались на диск в один слой и не перекрывали друг друга.

Снимки полученных пленок. Kazuaki Matsuba et al. / Science Advances, 2017

Ученые отмечают относительную простоту своего метода. Помимо этого, он значительно сокращает процесс производства — на изготовление одной пленки уходит около минуты. Этим же методом можно создавать и многослойные пленки, для этого процесс нужно повторить несколько раз в зависимости от количества слоев.

В 2015 году физики из Университета Манчестера научились защищать монослойные материалы, неустойчивые на воздухе, ламинируя их стабильными на воздухе материалами. А в 2016 году китайские химики впервые получили плоский моноатомный слой бора.

Автор: Григорий Копиев