Международный коллектив физиков при участии исследователей из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» провел серию экспериментов по бомбардировке графена быстрыми тяжелыми ионами. Результаты экспериментов показывают, что такая бомбардировка позволяет пробивать в графене нанопоры. Диаметр нанопор может настраиваться в диапазоне от 1 до 4 нанометров.
Результаты экспериментов по бомбардировке графена быстрыми тяжелыми ионами, проведенных физиками НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Университетов Хельсинки и Аалто (Финляндия), Университета Ноттингэм (Великобритания), Университета Дуйсбург-Эссен (Германия), Венского Университета (Австрия), Центра по изучению ионов, материалов и фотоники CIMAP (Франция), Института Руджера Бошковича и Института физики ионных пучков и исследований материалов (Германия) были опубликованы в журнале «Carbon».
Результаты экспериментов по бомбардировке графена широким набором ионов различной массы C, O, Si, I, Au, Ta, Xe с большими энергиями (вплоть до 91 МэВ) показали, что изменяя энергию ионов, можно получать нанопоры в графене диаметром от 1 до 4 нм. Информация о зависимости нанопор от энергии ионов приближает исследователей к контролируемому получению таких структур.
Как рассказал автор исследования, руководитель проекта «Минимизация деградации двумерных неорганических материалов с использованием атомистических расчетов», приглашенный профессор НИТУ «МИСиС», к.ф-м.н Аркадий Крашенинников, «Нами был экспериментально и теоретически изучен процесс появления нанопор (отверстий) в графене после взаимодействия графена с ионами, изучена зависимость размера отверстий от типа и энергии ионов, объяснена природа появления этих дефектов в графене».
По словам ученого, «Сегодняшнее развитие исследований графена связано с изучением возможности контролируемого изменения его свойств, например путём внесения его структуру дефектов. Создание дефектов в графене может существенным образом изменить его электронные и проводящие свойства и даже может привести к индуцированию магнетизма. Одним из возможных способов внесения дефектов в структуру графена является его бомбардировка ионами различных элементов».
Ученый добавил, что графен с отверстиями давно интересует исследователей. По его мнению, получаемые наноструктуры могут найти широкое применение в различных областях науки и техники, в частности в качестве материалов для очистки жидкостей, секвенирования ДНК и др.
«Можно ожидать, что при регулярном расположении отверстий в графене его спектр перестроится в полупроводниковый, что позволит использовать его в электронике», — добавил Крашенниников.
