Fujitsu Laboratories Ltd. сообщила о создании нового углеродного нанокомпозита из самоорганизованной структуры, состоящей из нанотрубок и графена. Детали новой технологии были представлены на 34-ом симпозиуме «Фуллерены и нанотрубки», проходившем 3–5 марта 2008 г. в Нагойе (Япония).

Графен имеет форму листа из одного слоя атомов углерода, а нанотрубка может быть описана как графен, свернутый в цилиндр. Несмотря на то, что они состоят из одних и тех же атомов, их характеристики существенно разнятся. Из всех известных в природе материалов углеродные нанотрубки имеют самую высокую теплопроводность и механическую прочность, а также могут пропускать очень высокие плотности электрического тока, что обещает им широкое применение для электропроводников (в частности в межсоединениях ИС), теплоотводов, эмиттеров электронов. Графен имеет высокую подвижность электронов, что делает его перспективным в качестве канала МОП транзисторов. Однако традиционно графен синтезируется при температуре выше 700˚C, несовместимой с современной полупроводниковой технологией.

Исследователи Fujitsu Laboratories задались целью объединить эти два материала, добившись в результате лучших качеств. И это им удалось, используя метод химического осаждения из пара в вакуумной камере. Синтезированная структура состояла из слоя многостенных нанотрубок и расположенными сверху несколькими слоями графена.

Рис. 1. Электронномикроскопическое изображение поперечного сечения нового углеродного нанокомпозита (a) и графеновой «многослойки» (b)

Рис. 2. Схематическое изображение нового углеродного нанокомпозита

Новый сложный композит, разработанный в Fujitsu Laboratories, – это первый в мире композит, состоящий из двумерных (графен) и одномерных (нанотрубки) элементов, расположенных взаимно перпендикулярно.

Композит синтезирован при относительно низкой температуре – 510˚C.

Вследствие того, что углеродные нанотрубки являются линейными одномерными структурами, в двумерном направлении, перпендикулярном оси нанотрубки, практически полностью отсутствует тепло- и электропроводность. С другой стороны, графен обладает тепло- и электропроводностью в в плоскости листа. В результате вновь открытая композитная структура, как ожидается, будет иметь электрическую проводимость и тепловое рассеяние во всех направлениях. Кроме того, графеновый лист ограничивает длину нанотрубок, делая их практически однородными по длине, что трудно достижимо в других методах синтеза.

Исследователи Fujitsu предпринимают попытки снизить температуру синтеза композита до приемлемой в полупроводниковой технологии (с 510˚C до 400˚C), надеясь приблизить возможное его применение в электронных приборах.

Автор – С.Т.К.