Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nejpopulárnější grafenovou strukturou byla dosud dvojvrstva s listy pootočenými vůči sobě o „magický úhel“ 1,1°, která vynikala především elektrickou vodivostí. Nedávná práce experimentálně potvrdila, že tyto struktury lze v kombinaci s redoxním párem dalších látek využít například v bateriích pro zrychlení přenosu náboje. Podle modelu elektrochemické aktivity v nedávné studii vědců z Michiganské univerzity přineslo přidání další vrstvy grafenu, čímž vznik pootočený třívrstvý grafen, ještě rychlejší přenos elektronů. Třívrstvý grafen má být v porovnání s dvojvrstvou kupodivu i jednodušší na výrobu. Nový objev by mohl zdokonalit nanoelektrochemická zařízení nebo elektrokatalyzátory a posunout techniky skladování nebo konverze energie.
Navíc se zdá, že výhodné elektrochemické vlastnosti v případě třívrstvého grafenu nejsou tak striktně vázané na vyladění magického úhlu. Navrstvením tří vrstev grafenu v rámci provedeného experimentu vznikl další úhel pootočení, čímž se při malých úhlech vytvořily „nesouměrné“, tedy neopakující se vzory – na rozdíl od dvouvrstvého grafenu, který vytváří opakující se vzory. Po přidání třetí vrstvy se šestihranné mřížky už dokonale nezarovnají. Při pokojové teplotě mají tyto neopakující se vzory širší rozsah úhlů s vysokou elektrickou vodivost srovnatelnou s vodivostí při přesně magickém úhlu.
„Objev usnadňuje výrobu příslušných struktur, protože se vyhýbá výzvě zajistit přesný úhel pootočení, který vyžaduje dvouvrstvý grafen,“ uvedl první autor studie Mohammad Babar z University of Michigan.
Po dvouvrstvém grafenu jde tedy o další studii ukazující výhodnost třívrstvých struktur. Vědci plánují ověřit svá zjištění v dalších experimentech a zkusit najít ještě vyšší aktivitu vícevrstvých pootočených 2D materiálů pro širokou škálu elektrochemických procesů, jako jsou redoxní reakce a elektrokatalýza. Jak se dále uvádí, pro každý redoxní pár by mohl například existovat jiný úhel pootočení zajišťující maximální rychlost přenosu elektronů.
Mohammad Babar et al, Twisto-Electrochemical Activity Volcanoes in Trilayer Graphene, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c03464
Zdroj: University of Michigan College of Engineering / Phys.org
