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
![<div>Одна из двух возможных модификаций графана, предложенная в [4]. Атомы водорода (обозначены белы](/upload/iblock/33a/graphan.jpg)
|
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
- Иоффе Илья Нафтольевич
- Шляхтин Олег Александрович
Источники
- Sofo J., Chaudhari A., Barber G. Graphane: A two-dimensional hydrocarbon // Physical Review B. 2007. V. 75. P. 153 401.
- 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.
- 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.
- Savchenko A. Transforming Graphene // Science. 2009. V. 323. P. 589–590.