Создана новая форма углерода, которая сделает батареи долговечней

Европейские исследователи разработали совершенно новую форму углерода, которая имеет сходство с удивительным материалом графена, но с некоторыми полезными отличиями. Невероятно тонкие листы материала обладают некоторыми электрическими свойствами, которых нет у других форм углерода, что может открыть новые возможности в области электроники и передовых литиевых батарей.

Графен вызвал много шума в кругах материаловедов из-за его невероятной прочности, гибкости, тонкости и легкости, а также его способности выступать в качестве отличного проводника тепла и электричества. Как двумерный углеродный лист, он обязан этими характеристиками благодаря своему уникальному расположению атомов, которые организованы в виде сот, и ученые подозревали, что альтернативное расположение могло бы придать другим двумерным формам углерода их собственные уникальные качества.

Хотя эти углеродные материалы были теоретизированы, ни один из них еще не материализовался, но ученые из Марбургского университета в Германии и Университета Аалто в Финляндии совершили большой прорыв. Работа начинается с углеродсодержащих молекул, которые помещаются на очень гладкую золотую поверхность, где они образуют цепи двух зеркальных типов, такие как левая и правая руки. В отличие от графена, где соединяются разные цепи, только цепи одного типа связываются вместе, образуя не только сотовые структуры, но также квадраты и восьмиугольники. Они окрестили этот новый материал бифениленом.

"Новая идея состоит в том, чтобы использовать молекулярные предшественники, которые настроены для получения бифенилена вместо графена", - объясняет Линхао Ян, который проводил эксперименты по микроскопии с высоким разрешением в Университете Аалто.

Подтвердив структуру нового материала с помощью сканирующей зондовой микроскопии высокого разрешения, команда обнаружила, что его электронные свойства сильно отличаются от графена. Например, узкие полоски материала шириной 21 атом ведут себя как металл, тогда как полоски графена того же размера ведут себя как полупроводники.

"Эти полосы можно использовать в качестве проводников в будущих электронных устройствах на основе углерода", - говорит профессор Майкл Готфрид из Марбургского университета, возглавляющий группу.

В настоящее время ученые работают над созданием больших листов нового материала, которые они будут использовать для дальнейшего изучения его характеристик и потенциала.

"Эта новая углеродная сеть может также служить в качестве превосходного анодного материала в литий-ионных батареях с большей емкостью лития по сравнению с нынешними материалами на основе графена", - говорит автор исследования Цитанг Фан из Марбургского университета.