Dvojvrstvy grafenu. Credit: Li lab / Brown University

I magický grafen lze dále ladit; protonová vodivost; jak řídit tření

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)

Biologická fixace dusíku je zřejmě velmi stará

Živé organismy fixují z neživé přírody nejen uhlík, ale jsou také závislé na přísunu dusíku. …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close