Zniekształcenia powierzchni grafenu pod wpływem nanoczasteczek metali

Badania naukowców z Rosyjskiej Akademii Nauk ujawniły szereg przemian zachodzących na powierzchni grafenu pod wpływem nanocząsteczek metali w warunkach promieniowania mikrofalowego.

Wyniki eksperymentu wykazały, iż na cząsteczce dwutlenku węgla zachodzą specyficzne reakcje pod wpływem nanoczasteczek metali ogrzewanych za pomocą promieniowania mikrofalowego. Zrozumienie procesów zachodzących w układach metal/węgiel ma kluczowe znaczenie dla rozwoju nowej generacji wysoko wydajnych katalizatorów do syntezy organicznej. Autorzy badań przedstawili najważniejsze przemiany odpowiedzialne za rozwój katalizatora w związku z przygotowaniem nanostrukturalnych systemów metal/węgiel.

Rys. 1 Cząsteczki wodoru na powierzchni grafenu

Gorące nanocząsteczki metali, spowodowały znaczne zmiany morfologiczne powierzchni węgla: tworzenie dołków, kanałów, penetracji wewnątrz materiału węglowego i bezpośredniego wzrostu nanorurek węglowych.

Odkrycie i systematyczne badania nanorurek węglowych było jednym z przełomowych punktów na początku ery nanotechnologii. Elementy te są w nanoskali konstrukcjami rurowymi, składającymi się z atomów węgla tworzących sześcioczłonowe pierścienie ułożone cylindrycznie wewnątrz ścian. Bezpośredni dostęp do nanorurek węglowych począwszy od grafenu byłby niezwykłym osiągnięciem.

Badania opublikowane w ACS Catalysis^[1], odkryły szereg procesów zachodzących w układzie metal/węgiel w warunkach promieniowanie mikrofalowego. „Cięcie” plasterków węgla przez cząstki gorących metali wyraźnie zostały zaobserwowane w mikroskopie skaningowym. „Wklejanie” atomów węgla do nowego położenia spowodowało wzrost nanorurek węglowych na powierzchni.

W modelowaniu teoretycznym autorzy rozważyli następujące możliwości: w pierwszym etapie arkusz grafenu może być pocięty na nanowstążki szerokości jednego pierścienia aromatycznego. Następnie każda nanowstążka ulega zwinięciu. Późniejsze etapy powodują wiązanie się tych elementów w nanorurki.

1. Evgeniy O. Pentsak, Evgeniy G. Gordeev, Valentine P. Ananikov. Noninnocent Nature of Carbon Support in Metal/Carbon Catalysts: Etching/Pitting vs Nanotube Growth under Microwave Irradiation. ACS Catalysis, 2014; 4 (11): 3806 DOI: 10.1021/cs500934g

2. http://www.sciencedaily.com/releases/2014/12/141222170414.htm

Opracowała: Angelika Chudzik

Korekta: Olga Polakowska