• Теги
    • избранные теги
    • Разное281
      • Показать ещё
      Страны / Регионы148
      • Показать ещё
      Компании76
      • Показать ещё
      Показатели5
      Формат5
      Международные организации12
      • Показать ещё
      Люди13
      • Показать ещё
      Издания7
      • Показать ещё
      Сферы1
Графен
Графен
Графен (graphene) — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, находящихся в sp²-гибридизации и соединённых посредством σ- и π-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну ...

Графен (graphene) — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, находящихся в sp²-гибридизации и соединённых посредством σ- и π-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и рекордно большой теплопроводностью (~1 ТПа и ~5·103 Вт·м−1·К−1 соответственно). Высокая подвижность носителей заряда (максимальная подвижность электронов среди всех известных материалов) делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах. Вики

Развернуть описание Свернуть описание
Выбор редакции
28 апреля, 09:19

Физики создали невозможный плоский магнетик

Физики из Университета Калифорнии и Принстонского университетов обнаружили ферромагнетизм в двумерном кристалле — теллуриде хрома и германия. В ферромагнетиках спины электронов оказываются направлены в одном направлении, что проявляется, например, в том, что они (как железо) притягиваются к магнитам. Это очень необычный результат — с точки зрения классической теории, в одномерных и двумерных материалах упорядочение невозможно. По словам авторов, такие материалы делают возможной постройку двумерных спинтронных устройств. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Выбор редакции
28 апреля, 06:38

Физики впервые засняли электрический ток в графене

Электронные устройства следующего поколения, разрабатываемые на основе графена и других сверхтонких материалах, особенно чувствительны к трещинам или иным дефектам, искажающим электрический ток. Существующие методы измерения тока в таких материалах обычно дают только общую информацию, не показывая локальную картину.

Выбор редакции
24 апреля, 13:31

Ученые придумали, как долететь до Сириуса

Представленный широкой публике около года назад стартап Breakthrough Starshot намерен в обозримом будущем отправить к нашей космической соседке, звезде Альфа Центавра, целый флот из нескольких тысяч миниатюрных кораблей. Препринт статьи авторов новой идеи доступен на […]

Выбор редакции
23 апреля, 09:16

Предложена концепция полета к Сириусу

После этого, несколько затянувшегося, вступления, можно переходить к сути дела. Двое астрономов - Рене Хеллер (René Heller) из Института исследований солнечной системы им. Макса Планка в Геттингене (Германия) и независимый исследователь Михаэль Хиппке (Michael Hippke) — предлагают изменить проект, сменив его цель. Достижение звезд в нем останется, но вместо ближайшей к нам Альфы Центавра целью полета станет Сириус. Будучи вдвое дальше (восемь световых лет вместо четырех) Сириус светится в 16 раз ярче, поэтому его свет, при желании, реально использовать для торможения зонда.

Выбор редакции
23 апреля, 05:05

Ученые предложили концепцию полета к Сириусу

Путешествие к звезде займет 69 лет.

Выбор редакции
19 апреля, 10:00

Как измерить нанотрубки

Исследовательская группа из МФТИ разработала метод для определения диаметра и длины нанотрубок и нановолокон, взвешенных в воде. Ученые пропустили ультразвук через «раствор» с одинаково направленными нанотрубками и через такой же «раствор», но с хаотично ориентированными нанотрубками. По затуханию ультразвука в этих двух состояниях нанотрубок оказалось возможным определить их диаметр и длину с достаточной точностью, без разбавления или высушивания образца. В статье, опубликованной в научном журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, приводится подробное описание нового метода. Кратко о работе рассказывает пресс-релиз Московского физико-технического института. Наносмеси «Созданный метод применим для определения диаметра и длины длинномерных нанообъектов любого состава. В данном исследовании в качестве объектов выбрали именно углеродные наноматериалы ввиду их высокой актуальности», — рассказывает руководитель исследования Виктор Иванов, член-корреспондент РАН, д.ф.-м.н., директор Физтех-школы электроники, фотоники и молекулярной физики. Углеродные нанотрубки и нановолокна являются очень прочным и гибким наноматериалом с высокой электро- и теплопроводностью, по своим свойствам не имеющим аналогов. Сегодня трудно назвать отрасль, в которой они не используются, потому что область их применения постоянно расширяется. Углеродные нанотрубки применяются для создания новых функциональных материалов именно в виде коллоидных растворов. Например, применение нанотрубок в литий-ионных аккумуляторах значительно повышает их энергоемкость, введение небольшого количества нанотрубок в полимер делает его проводящим. Коллоидные растворы, или коллоиды — это смесь двух веществ, которая отличается от раствора тем, что одно вещество не растворяется в другом, а распределено там в виде мелких частиц. При приготовлении и применении коллоидных растворов нанотрубок важно распределить нанообъекты однородно в объеме растворителя и предотвратить их слипание (агломерирование). От этого качества принципиально зависят свойства получаемых наноматериалов. Поэтому в промышленной технологии важно контролировать состав коллоидного раствора и уметь быстро измерять длину и диаметр цилиндрических нанообъектов и степень их агломерирования в жидкости. Для решения проблемы метод ультразвуковой спектроскопии оказывается уникальным и незаменимым. Кстати, широко известные методы микроскопии, хотя и обладают высокой точностью, но неприменимы для экспрессных измерений в жидких средах.  Тише, ультразвук Метод ультразвуковой спектроскопии основан на затухании волн на взвешенных в жидкости частицах благодаря вязко-упругому взаимодействию с ними. Причем   коэффициент затухания волн зависит как от размера частиц, так и от частоты ультразвуковой волны. Изменяя частоту волны, получают спектр затухания, то есть зависимость коэффициента затухания от частоты. Ранее из таких измерений для коллоидов со сферическими частицами научились определять диаметр, причем довольно точно. Преимуществом этого метода является то, что коллоид не нужно разбавлять и измерения можно проводить быстро. Однако для частиц несферической формы, в частности, для длинных цилиндров простое приближение сферой не годится, и потребовалось искать другое решение. Проблема стала особенно актуальной с развитием промышленных применений коллоидных растворов с наноцилиндрами и нанопластинами. Опираясь на теоретические предсказания, авторы исследования предложили измерять спектры затухания ультразвука для двух состояний коллоида с цилиндрическими наночастицами. Одно состояние — это когда наноцилиндры направлены хаотично. Второе состояние — когда наноцилиндры направлены в одну сторону и перпендикулярны направлению тестирующих ультразвуковых волн. В последнем случае затухание ультразвука зависит только от диаметра цилиндрических объектов, что позволяет его измерить независимо. Сравнивая два спектра, можно получить соотношение длины и диаметра, а зная диаметр, несложно вычислить длину. Рисунок 1. Иллюстрация метода. Слева – два разных состояния коллоида, справа – спектры затухания ультразвука для двух состояний. Эксперимент Состояние хаоса наноцилиндров достигается при простом условии, когда коллоид никуда не течет. А чтобы наноцилиндры были ориентированы, нужно заставить поток жидкости двигаться ускоренно. Ускоренное движение потока было реализовано в сужающемся канале. Проверять ориентированность наноцилиндров можно с помощью измерения продольной вязкости коллоида, отражающей трение слоев жидкости, расположенных вдоль направления потока. Чем более параллельно направлены трубки, тем меньше они мешают движению друг друга. Метод применили для трех водных коллоидов на базе трех видов углеродных наноцилиндров. Чтобы проверить надежность метода, размеры нанообъектов были измерены с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) и атомно-силового микроскопа. Рисунок 2. Фотографии ПЭМ коллоидов с тремя типами углеродных нанообъектов: (a) одностенные нанотрубки 2200 нанометров длиной и 6 нм в диаметре; (b) нановолокна 860 нм длиной и 11 нм в диаметре; (c) нановолокна 430 нм длиной и 19 нм в диаметре. С целью добиться гарантированно максимальной ориентированности, исследователи использовали установку, которая позволяет регулировать скорость потока и размер суженной области. Коллоид циркулирует по круглой резиновой трубке (рисунок 3), его толкает помпа, с помощью которой можно регулировать скорость потока. Термостат поддерживает постоянную температуру 25 градусов. По пути жидкость проходит через акустический датчик: с одной стороны трубки расположен излучатель ультразвуковых волн, с другой — приемник. Так как трубка резиновая, ширину зазора между излучателем и приемником можно изменять в широком диапазоне. Так формируется канал в форме приплюснутого круга, в котором ускоряется течение коллоида. Рисунок 3. Экспериментальная установка. Стрелками показано течение коллоида. Ученые провели предварительные тесты, в которых изменяли сначала ширину зазора, а потом скорость потока. Получив зависимость продольной вязкости от этих двух параметров, они определили, при каких значениях продольная вязкость минимальна. Таким образом они подобрали условия, при которых достигается максимальная ориентированность нанообъектов. В данных условиях для каждого коллоида были сняты спектры затухания и по ним определены диаметр и длина нанообъектов. Иванов Виктор рассказывает: «Мы разработали метод для измерения размеров цилиндрических нанообъектов, у которых длина гораздо больше диаметра. Считаем, что похожий метод можно применить и для обратной ситуации: когда диаметр много больше длины, то есть для нанодисков, к которым, в частности, относится и графен».

Выбор редакции
18 апреля, 19:47

Unveiling the carrier transport mechanism in epitaxial graphene for forming wafer-scale, single-domain graphene [Engineering]

Graphene epitaxy on the Si face of a SiC wafer offers monolayer graphene with unique crystal orientation at the wafer-scale. However, due to carrier scattering near vicinal steps and excess bilayer stripes, the size of electrically uniform domains is limited to the width of the terraces extending up to a...

17 апреля, 19:22

Получить питьевую воду из морской помогут сита на основе оксида графена

"Сита" из оксида графена уже привлекали внимание учёных как многообещающий кандидат в материалы для фильтрации воды и разделения газовых смесей. Теперь же разработан долгожданный способ получения мембран, действительно пригодных для опреснения морской воды.

Выбор редакции
14 апреля, 08:41

Графен является ключом к созданию более гибких и прочных дисплеев

Уже можно найти гибкие дисплеи в телефонах или умных часах, но есть веская причина, почему вы не найдете их повсюду: прозрачные электроды во многих OLED экранах слишком хрупки и боятся механических воздействий. Но в долгосрочной перспективе это может измениться. Южнокорейские исследователи сделали первый OLED — дисплей, который использует графен в качестве электродов. Удивительный материал на редкость гибок и дешёв, что немаловажно для дисплея, который вы собираетесь согнуть или свернуть. В идеале, это может привести к созданию дисплеев, вплетенных прямо в одежду, или к созданию носимых устройств следующего поколения, которым не будут страшны падения и удары.

Выбор редакции
13 апреля, 16:33

Графен может стать ключом в мир гибких OLED-дисплеев

Гибким дисплеем сегодня никого не удивишь: на рынке присутствует уже не одна модель смартфона с изогнутым по краям экраном. Но такую гибкость всё же следует назвать условной — она не позволяет сворачивать экран в трубочку, как в научно-фантастических фильмах, да и излишние перегибы на пользу экрану не идут, поскольку прозрачные электроды, входящие в конструкцию экрана, слишком хрупки. Иными словами, настоящей гибкостью это назвать нельзя. Команда учёных ETRI за работой

Выбор редакции
13 апреля, 16:30

Представлен самый сложный на сегодняшний день микрочип, изготовленный из двумерного материала

Австрийские исследователи из Венского Технологического университета недавно разработали самый сложноустроенный микропроцессор, изготовленный из двумерного материала. Кристалл микропроцессора несет 115 транзисторов, каждый из которых толщиной всего в 3 атома. Транзисторы изготовлены из дисульфида молибдена (MoS2). Активный слой чипа же имеет толщину в 0,6 нанометра, что в более чем 150 раз тоньше практически всех кремниевых чипов. Специалисты […]

Выбор редакции
13 апреля, 10:07

Графен является ключом к созданию более гибких и прочных дисплеев

Только представьте себе — одежда с небьющимися дисплеями!

Выбор редакции
12 апреля, 22:30

В Кембриджском университете изобрели графеновые чернила для печатных плат

В последнее время такое соединение, как графен, пользуется все большей популярностью в различных областях науки. И ученые из Кембриджского университета, как сообщает издание Cosmosmagazine, недавно придумали еще одно применение этому замечательному соединению. Специалисты предлагают использовать его для печати плат и даже создали специальные «графеновые чернила». Как известно, графен – это твердая форма молекулы углерода толщиной […]

12 апреля, 10:55

Ученые МФТИ объяснили «танцы» вейлевских частиц на поверхности кристаллов

Физики из МФТИ получили объяснение загадочного явления - поведения вейлевских фермионов на поверхности  вейлевских полуметаллов, считающихся трехмерным аналогом графена. Открытие поможет развитию сверхбыстрой электроники, одним из элементов которой вполне вероятно будут вейлевские полуметаллы. Соответствующая статья была опубликована в Physical Review В, в престижном разделе Rapid Communications, кратко о работе сообщается в пресс-релизе Московского физико-технического института. Существование вейлевских фермионов, было предсказано немецким физиком Германом Вейлем еще в начале XX века. Однако титанические усилия по их обнаружению в природе долгое время были безуспешными. Лишь в 2015 году они были обнаружены на опыте, и не в огромных коллайдерах, как ожидалось, а в миниатюрных кристаллах, получивших название вейлевских полуметаллов. Исследования этих материалов стремительно развиваются и являются одной из самых «горячих» точек современной физики. Вейлевский полуметалл считается трехмерным аналогом графена, двумерного кристалла с уникальными свойствами, за открытие которого выпускники МФТИ Андрей Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию по физике в 2010 г.  Электроны в  графене и полуметаллах Вейля  считаются безмассовыми частицами, как фотоны, но в отличие от последних обладают электрическим зарядом, с чем связаны перспективы применений в электронике. Важно, что свойства электронов в этих и ряде других материалов обладают, как недавно выяснилось, качественно новыми особенностями, описываемыми топологической теорией. Интересно отметить, что за внедрение общих топологических представлений в физику конденсированного состояния группа ученых получила Нобелевскую премию по физике 2016 года. В теоретическом исследовании, проведенном аспирантом МФТИ Жанной Девизоровой под руководством профессора МФТИ Владимира Волкова, рассматривались поверхностные состояния вейлевских фермионов, то есть, на другом языке, поведение электронов вблизи поверхности кристалла, являющегося вейлевским полуметаллом. Особые состояния электронов на поверхности кристалла – поверхностные состояния – были предсказаны и теоретически исследованы в простейших моделях будущими лауреатами Нобелевской премии Игорем Таммом (СССР) и, позже,  Вильямом Шокли (США) еще в 1930-е годы, но стали интенсивно изучаться  экспериментально сравнительно недавно. О практической важности этих исследований говорит тот факт, что вся современная микроэлектроника основана на эксплуатации токопроводящих приповерхностных каналов на кремнии, который, впрочем, не является топологическим материалом. Поведение любой частицы во внешних полях определяется законом дисперсии - зависимостью энергии частицы от ее импульса. Именно закон дисперсии электронов (синоним: электронный спектр) определяет электронные свойства кристалла, например, электропроводность. Электронный спектр в объеме вейлевского полуметалла описывается совокупностью четного числа конусов - «долин», центрированных в особых точках импульсного пространства. Замечательными особенностями обладает поверхность такого кристалла. Экзотическая форма закона дисперсии частиц, заселяющих поверхностные состояния в вейлевских полуметаллах, является визитной карточкой вейлевских полуметаллов. Точки спектра, соединяющие состояния с одинаковой энергией необычны:: они не замкнуты и имеют форму дуг в двумерном импульсном пространстве. Дуги связывают принадлежащие разным долинам конические точки в электронном спектре  и называются ферми-арками (для обычных электронов эти контуры замкнуты и похожи на окружность). Теоретическое описание ферми-арок до сих пор было основано на очень сложных («первопринципных») и не прозрачных компьютерных расчетах. Ученые из МФТИ учли, что далеко от границы вейлевские фермионы в каждой долине подчиняются дифференциальным уравнениям Вейля, и сумели вывести граничные условия, которые впервые корректно учитывают междолинное взаимодействие на поверхности полуметалла. Систему уравнений Вейля для двух долин с этими граничными условиями удалось решить «вручную» и, поэтому, аналитически найти форму ферми-арок. Результат описывает опытные данные не только качественно, но и количественно, и доказывает, что основной причиной формирования ферми-арок является сильное междолинное взаимодействие при рассеянии вейлевских фермионов на поверхности кристалла. Использование вейлевских полуметаллов может оказаться чрезвычайно полезным при создании сверхбыстрой электроники.  Сейчас разрабатывается, пока теоретически, новое поколение электронных приборов на основе вейлевских полуметаллов. Аналитический подход, разработанный учеными из МФТИ, позволяет сравнительно просто учитывать влияние на вейлевские фермионы электрических и магнитных полей. Эвристический потенциал разработанного метода может существенно облегчить продвижение в приборном направлении.

07 апреля, 01:05

Water desalination as the cure for shortages

A couple of days ago, a study released by Nature Nanotechnology said a new graphene filter could be a major step forward in removing salt from seawater and making it safe for drinking

Выбор редакции
06 апреля, 10:03

Как графен способен решить задачу снабжения человечества пресной водой

Учёные нашли дешёвый способ обессоливания морской воды

Выбор редакции
06 апреля, 06:49

Cities Are Running Out Of Freshwater. Here's How Science Can Help

From fog-fishing nets to graphene filters, technology offers new routes to freshwater

Выбор редакции
05 апреля, 13:30

Графеном научились опреснять морскую воду

Графен обладает множеством полезных свойств. Это очень тонкий, лёгкий и прочный материал, а ещё он отлично гнётся, проводит тепло и электричество. Впервые он был получен в 2004 году, и с тех пор учёные находят ему всё больше применений. Недавно, например, исследователи из Манчестерского университета провели опыт, в результате которого выяснили, что созданная ими графеновая сетка […]

Выбор редакции
05 апреля, 12:08

Физики научились опреснять воду при помощи "решета" из графена

Нобелевский лауреат Андрей Гейм и ученые из Великобритании создали первый в мире фильтр для опреснения морской воды, используя специальное "решето" из графена, пропускающего молекулы воды, но не ионы натрия, хлора и другие компоненты солей, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology. "Нам впервые удалось показать, что графен можно превратить...

Выбор редакции
04 апреля, 20:02

Ultrathin dendrimer-graphene oxide composite film for stable cycling lithium-sulfur batteries [Chemistry]

Lithium–sulfur batteries (Li–S batteries) have attracted intense interest because of their high specific capacity and low cost, although they are still hindered by severe capacity loss upon cycling caused by the soluble lithium polysulfide intermediates. Although many structure innovations at the material and device levels have been explored for the...