Международная группа ученых, в состав которой вошел специалист из Южного федерального университета, разработала «атлас оптических переходов» для структурной идентификации графеновых нанолент. Атлас открывает путь для быстрой структурной характеризации нанолент с зигзагообразными краями, что можно назвать важным этапом для их контролируемого синтеза, а также последующего полномасштабного внедрения в промышленность, например, в устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроники.

Группа исследователей из Норвегии (Василий Сарока), Италии (D. Grassano, O. Pulci) и Филиппин (R. B. Payod, G. N. C. Santos) совместно с ученым Южного федерального университета Дмитрием Левшовым разработали «атлас оптических переходов» для структурной идентификации графеновых нанолент. Результаты исследований опубликованы в международном научном журнале Nature Сommunications.

Наноразмерные формы углерода, такие как графен, углеродные нанотрубки и графеновые наноленты — это перспективные материалы, в изучение свойств которых во всем мире вкладываются значительные силы и средства. К примеру, нанотрубки представляют собой маленькие цилиндрические молекулы толщиной в один атом углерода, то есть в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса. В тоже время они плотные и крепкие, невероятно легкие, имеют уникальные электрические и тепловые свойства и обладают потенциалом для разработки материалов будущего.

Углеродная нанотрубка и соответствующие ей графеновые наноленты / ©Пресс-служба ЮФУ

Углеродные нанотрубки особым образом взаимодействуют со светом, способны поглощать и излучать его на строго определенных частотах, создавая таким образом уникальный оптический «отпечаток пальцев» (спектр). Ранее ученые смогли собрать большой эмпирический каталог (атлас) подобных спектров, что позволило разработать надежные методы структурной идентификации и добиться значительных успехов в синтезе и сортировке углеродных нанотрубок с атомной точностью.

Атлас оптических переходов для графеновых нанолент с зигзагообразными краями / ©Пресс-служба ЮФУ

Совместное исследование норвежских, итальянских, филиппинских ученых и сотрудников Южного федерального университета позволило создать похожий атлас и для графеновых нанолент с зигзагообразными краями. В результате расчетов авторы обнаружили, что существует взаимосвязь между оптическими свойствами хорошо изученных одностенных углеродных нанотрубок и свойствами графеновых нанолент, и предложили простое правило «2N+4» для установления соответствия между их элементарными ячейками.

«Разработанный атлас оптических переходов открывает путь для быстрой структурной характеризации нанолент с зигзагообразными краями, что является важным этапом для их контролируемого синтеза, а также последующего полномасштабного внедрения в промышленность, например, в устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроники», – заключил кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник Молодежной научной лаборатории «Структура и динамика индивидуальных наносистем» Дмитрий Левшов.