Несмотря на определенные успехи ученых в получении графена, перенести эти достижения из тесных лабораторий в просторные цеха пока не удается. Основными трудностями, которые пока никак не удается преодолеть ученым остаются высокая стоимость и дефектность получаемых структур.

По этой причине так называемый восстановленный оксид графена (RG-O) может выступать в качестве альтернативы графена, благодаря куда более простому методу синтеза. Однако поиск доступного метода создания сложных графеновых структур пока не увенчался успехом.

Рис. 1. Структура восстановленного оксида графена, стабилизированного полиионной жидкостью и схематическое изображение процесса получения кольцевых структур.

Сдвинуть ситуацию с мертвой точки попытался коллектив южнокорейских ученых. Опубликованная ими работа зиждется на самосборке сложных структур в процессе упаривания растворителя. В начале гидразином был восстановлен оксид графена (G-O), чья водная дисперсия была стабилизирована полиионной жидкостью за счет физосорбции на поверхности RG-O. Затем водная дисперсия была сплюснута между плоской гидрофильной кремнивеой подложкой и линзой. После испарения растворителя на поверхности подложки за счет пиннинга-депиннинга капли образовывались кольца RG-O, причем форма этих колец зависит от формы применяемой линзы.

Какова же природа наблюдаемой самосборки? В процессе исследований ученые установили, что роль полиионной жидкости не сводится лишь к стабилизации RG-O в водной дисперсии. Без добавления этого компонента, а также без гидрофилизации поверхности подложки самосборки RG-O в кольцевые структуры не происходило, а наблюдалась хаотическая структура. Поэтому исследователи склоняются к электростатической природе самосборки: положительно заряженные чешуйки RG-O притягиваются к отрицательно заряженным группам на поверхности подложки.

Рис. 2. а) Оптическая микрофотография структуры, полученной при использовании немодифицированного RG-O (слева) и модифицированного полиионной жидкостью (справа) на гидрофилизированной подложке кремния, с углом смачивания 30. b) Оптические микрофотографии полученных структур с разной степенью гидрофилизации подложки.

Для оценки перспектив предложенного метода для получения графеновой электроники исследователи измерили сопротивление полученных колец (730 кОм после отжига при 3000С в течение 20 минут) и их пропускание на стеклянной подложке (83%). По словам авторов статьи, эти величины удовлетворяют требованиям, предъявляемым к перспективной электронике.

Рис. 3. а) ВАХ и спектр пропускания (b) полученной структуры.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Tae Young Kim, Soon Woo Kwon, Seung Jun Park, Dae Ho Yoon, Kwang S. Suh, Woo Seok Yang Self-Organized Graphene Patterns. – Advanced Materials. – Article first published online: 15 APR 2011.