Sciencemag.cz
Doporučujeme
Střípky ze světa grafenu a 2D materiálů. Po nějaké době se nahromadila zase řada celkem krátkých, ale snad zajímavých zpráviček/novinek.
Výzkumníci objevili nový způsob, jak využít světlo k urychlení přenosu protonů grafenem. Mohlo by to znamenat revoluci ve způsobu výroby vodíku a souvisejících technologiích (vodíkové palivové články, rozklad vody světlem apod.).
Výzkum provedli vědci z National Graphene Institute na University of Manchester (na této univerzitě byl grafen také objeven). Již dříve se ukázalo, že grafen je pro protony propustný (viz také: Jak vodíkové ionty pronikají přes grafen). Nová studie dále zjistila, že k urychlení transportu protonů grafenem lze využít světlo. Při osvětlení grafenu se totiž jeho elektrony excitují, tyto elektrony pak interagují s protony a urychlují jejich průchod materiálem. Podobná „reakce“ je velmi vzácná a má souviset s jevem zvaným Pauliho blokování (Pauli blocking; další dohledávání vede k tomu, že jinak tento jev probíhá jen za nízkých teplot, čili půjde zřejmě o další unikátní vlastnost grafenu).
S. Huang et al, Gate-controlled suppression of light-driven proton transport through graphene electrodes, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42617-4
Zdroj: University of Manchester / Phys.org
I magický grafen lze dále ladit
Tým vedený Ernstem Meyerem z Basilejské univerzity použil mikroskop atomárních sil v kyvadlovém režimu k podrobnějšímu zkoumání „magického“ grafenu. Dvouvrstvý grafen, něhož byly obě vrstvy vůči sobě pootočeny o 1,08°, připravili na LMU Mnichov.
První autorka studie Alexina Ollier pomocí AFM potvrdila, že úhel zkroucení atomárních vrstev grafenu byl v celé vrstvě skutečně rovnoměrný, přibližně 1,06°. Podařilo se jí také změřit, jak lze měnit a upravovat elektrickou vodivost grafenové vrstvy v závislosti na elektrickém náboji přiváděném na zařízení.
V závislosti na „nabití“ jednotlivých grafenových článků elektrony se materiál choval jako izolant nebo polovodič. Relativně vysoká teplota 5 K během měření znamenala, že vědci nedosáhli supravodivosti. Tento jev se v „magické“ grafenové dvojvrstvě vyskytuje pouze při teplotě 1,7 K a méně. Autoři studie ale dokázali přeměnit grafen na ferromagnet. Hlavním úspěchem má být ale samotné měření a zobrazování, která by do budoucna mělo umožnit určovat např. energetické ztráty různých dvourozměrných součástek a změny této energetiky v závislosti na vnějších podmínkách.
Alexina Ollier et al, Energy dissipation on magic angle twisted bilayer graphene, Communications Physics (2023). DOI: 10.1038/s42005-023-01441-4
Zdroj: University of Basel / Phys.org
Jak řídit tření
Tření na povrchu grafenu lze dynamicky regulovat pomocí vnějších elektrických polí, uvádí nové studie, jejíž hlavní autorkou je Rosa Espinosa-Marzal z University of Illinois Urbana-Champaign. Povrchy pokryté grafenovými vrstvami mají obecně velmi nízké tření, ale nové výsledky ukazují, že tření na površích pokrytých grafenem lze „zapnout“ a zase vypnout vystavením povrchu elektrickému poli za vhodných podmínek. Výzkum má umožnit snížení spotřeby energie v nano- a mikroelektromechanických systémech a zároveň zmírní zvýšené opotřebení a korozi kluzných povrchů.
Gus Greenwood et al, Dynamically tuning friction at the graphene interface using the field effect, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41375-7
Zdroj: University of Illinois Grainger College of Engineering / Phys.org
(pokračování zítra)
