графан (англ. graphane) — гидрированный графен.

Описание

Присоединение водорода к графену приводит к деформации первоначально плоского моноатомного графитового слоя, поскольку гибридизация всех атомов углерода в новой решетке изменяется с плоской sp2 на тетраэдрическую sp3. В результате данной модификации структуры из проводника графена получается диэлектрик графан. Теоретически возможность существования подобной структуры была показана в работах J. O. Sofo [1, 2], экспериментально графан впервые получен коллективами из Черноголовки и Манчестера в 2009 г. [3, 4].

По мере перехода от графена к полностью гидрированному графану через промежуточные частично гидрированные структуры электронные свойства материала должны претерпевать плавные изменения. Поэтому ожидается, что контроль степени гидрирования исходного графена позволит получать материалы с требуемыми характеристиками. Аналогично, гидрирование определенных участков графенового листа до графана может оказаться способом «вырезания» графеновых фрагментов требуемой формы, хотя подобное контролируемое гидрирование представляет собой отдельную нетривиальную задачу.

Иллюстрации

Одна из двух возможных модификаций графана, предложенная в [4]. Атомы водорода (обозначены белы
Одна из двух возможных модификаций графана, предложенная в [4]. Атомы водорода (обозначены белым на рисунке) присоединены к атомам углерода (черные) поочередно то сверху, то снизу.

Авторы

  • Гольдт Илья Валерьевич
  • Шляхтин Олег Александрович
  • Иоффе Илья Нафтольевич

Источники

  1. Sofo J., Chaudhari A., Barber G. Graphane: A two-dimensional hydrocarbon // Physical Review B. 2007. V. 75. P. 153 401.
  2. Boukhvalov D.W., Katsnelson M. I., Lichtenstein A. I. Hydrogen on graphene: Electronic structure, total energy, structural distortions and magnetism from first-principles calculations // Physical Review B. 2008. V. 77. P. 035 427.
  3. Elias D.C., Nair R. R. et al. Control of Graphene’s Properties by Reversible Hydrogenation: Evidence for Graphane // Science. 2009. V. 323. P. 610–613.
  4. Savchenko A. Transforming Graphene // Science. 2009. V. 323. P. 589–590.

Напишите нам