Российские и китайские ученые нашли способ управлять свойствами графена без сложного оборудования

Химики Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Китая разработали метод электрохимической литографии с использованием катализатора (CEEL), позволяющий формировать свойства графена без применения дорогостоящего оборудования.

Технология открывает путь к созданию новых типов углеродных электронных компонентов, сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.

Суть метода заключается в контролируемом окислении и восстановлении графена. С помощью электрокатализатора — дисульфида молибдена — ученые окисляют поверхность графита до оксида графена. Затем лазером с микрометровой точностью частично восстанавливают материал, а электрическими и химическими методами формируют плазмонно-активные участки.

— Идея в том, чтобы «писать», «стирать» и «перезаписывать» слои с разной степенью окисления без полного разрушения структуры. Это универсальный способ создать на одной углеродной платформе электронные, оптические и химические устройства. Глубина обработки может варьироваться, что позволяет формировать многослойные структуры. Мы применили этот подход для создания первого в мире полностью углеродного монолитного полевого транзистора с обратным затвором, — пояснил руководитель проекта, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Рауль Родригес.

Метод не требует агрессивных кислот и особых условий, при этом все процессы происходят локально и поддаются точному контролю. Ключевую роль играет дисульфид молибдена: он обеспечивает формирование однородных слоев оксида графена, необходимых для высокотехнологичных устройств. Возможность перезаписи слоев делает технологию гибкой и адаптируемой под задачи фотоники, биомедицинских сенсоров и электроники.

Еще одно важное свойство — оптическое. Пленки оксида графена на графитовой подложке дают яркие и стабильные структурные цвета, которые определяются толщиной слоя и сохраняются не менее шести недель. Как отметил аспирант ТПУ Павел Бахолдин, такие фотонные структуры чувствительны к температуре и дыханию, что перспективно для создания новых типов оптических сенсоров.

В исследовании участвовали научная группа TERS-Team ТПУ, Университет электронных наук и технологий Китая и Сычуаньский университет.