Ученые НИЯУ МИФИ придумали, как стабилизировать пористые материалы на основе гетероструктур из графена и борофена. По их мнению, новые материалы смогут найти применение в качестве анодов и катодов в батареях, а изготовленные из него мембраны станут основой высокопроизводительных эффективных фильтров. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале Materials Today Nano.

Молекулярная структура графен-борофенового материала

Молекулярная структура графен-борофенового материала

 

«Графен – это двумерный материал, кристалл которого образован монослоем из атомов углерода. Аналог графена борофен – это также двумерный материал, построенный исключительно из атомов бора. Срастаясь друг с другом посредством прочного ковалентного взаимодействия, два листа этих материалов, каждый толщиной в один атом, образуют композит или бислой», – сообщил молодой ученый, доктор физико-математических наук, профессор Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике НИЯУ МИФИ Михаил Маслов.

«Если в таком бислое создать отверстия-поры, то получившийся материал будет обладать колоссальными перспективами для приложений, связанных с энергетикой или осмосом. Он сможет найти применение в качестве анодов и катодов в батареях, а изготовленные из него мембраны с высокой селективностью и проницаемостью в отношении определенных частиц станут основой высокопроизводительных эффективных фильтров», - рассказал исследователь.

Однако, по мнению ученых НИЯУ МИФИ, технологические процессы изготовления пор в бислое могут привести к разрушению или существенной перестройке атомной конфигурации материала, что отрицательно скажется на его характеристиках. Чтобы решить эту проблему, исследователи придумали, как стабилизировать подобные пористые двухслойные структуры без существенного изменения морфологии при помощи пассивации атомарным водородом.

«С помощью компьютерного моделирования, без привлечения дорогостоящих экспериментов мы продемонстрировали, что в отсутствие водорода наблюдается структурный фазовый переход от пористого графена к графенилену – двумерной сетке атомов углерода, построенной из четырех-, шести- и двенадцатичленных углеродных колец. В то же время пассивация сохраняет структуру и желаемые свойства изначального бислоя», - пояснил Михаил Маслов.

Авторы рассчитывают на практическое внедрение этого пористого материала уже в течение ближайших 5-6 лет, так как композит борофен-графен уже синтезирован, а создать в нем поры можно с применением современных нанотехнологий.

 

Информация и фото предоставлены Национальным исследовательским ядерным университетом МИФИ