Химики из Китая использовали смесь растворителей для того, чтобы отшелушивать неорганические аналоги графена – двумерные наноструктуры – от исходного неорганического материала. Результаты их исследования позволят наладить производство аналогов графена для новых электронных устройств.

Рис. 1. Простая смесь вода-этанол позволяет
получать неорганические аналоги графена.
(Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2011, DOI:
10.1002/anie.201105364).

Неорганические аналоги графена [inorganic graphene analogues (IGAs)] впервые были открыты в 2005 году первооткрывателями графена Андре Геймом (Andre Geim) и Константином Новоселовым (Konstantin Novoselov) спустя некоторое время после открытия графена. Как и графен, неорганические аналоги графена представляют собой двумерные «лоскутки» атомов, в которых, как и в графене, атомы расположены в вершинах правильных шестиугольников и, подобно графену, проявляющие высокую механическую прочность в сочетании с гибкостью. Несмотря на то, что при высоких температурах стабильность неорганических аналогов графена ниже, чем стабильность самого графена, они обладают рядом полезных свойств – например,

их полупроводниковые свойства и характер проводимости могут быть настроены без дополнительного введения легирующих добавок.

Тем не менее, до настоящего времени еще не было разработано удачных методов получения неорганических аналогов графена. Ранее было показано, что ряд растворителей может использоваться для получения графена методом отшелушивания, однако большинство таких растворителей обладает значительными температурами кипения, и их сложно отделить от целевых продуктов после синтеза.

Исследователям из группы Хао-Ли Жанга (Hao-Li Zhang) из Университета Ланьчжоу открыли новую эру в получении неорганических аналогов графена – они решили использовать смеси растворителей, которые, с одной стороны, обладают достаточно невысокой температурой кипения, а с другой – могут достаточно эффективно отщеплять от исходных материалов слои неорганических аналогов графена. Так, хорошие результаты были получены для смеси двух растворителей, каждый из которых по отдельности не был достаточно эффективен в отшелушивании неорганических аналогов графена – воды и этанола.

Для проведения процесса отшелушивания исследователи из группы Жанга помещали порошкообразные дисульфид молибдена, сульфид вольфрама или нитрид бора в смесь вода/этанол, после чего полученную суспензию центрифугировали 20 минут и в течение 8 часов подвергали ультразвуковому воздействию. На заключительной стадии исследователи отделяли отшелушенные неорганические аналоги графена, растворенные в смеси растворителей, от суспензии.

Исследователи предполагают, что, поскольку возможность комбинирования растворителей, практически безгранична, перед новым методом открываются значительные перспективы.

Ангшуман Наг (Angshuman Nag), эксперт по неорганическим аналогам графена из Университета Чикаго отмечает, что, несмотря на ценные результаты, полученные Жангом, растворимость неорганических аналогов графена в использованной китайскими учеными смеси растворителей вода/этанол недостаточно высока для практического применения – всего лишь от 0.02 до 0.08 мг/мл, в то время, как для промышленного производства пленок неорганических аналогов графена необходима растворимость 1,0 мг/мл, однако он уверен, что рано или поздно будут подобраны такие смеси растворителей, в которых и такая растворимость будет достигнута.