Лазерный мир

Российские ученые из межотраслевого инжинирингового центра «Композиты России» МГТУ имени Н. Э. Баумана изобрели способ локального контролируемого восстановления оксида графена с помощью лазерного излучения. Данный метод позволяет создавать графеновые пленки, которые обладают необходимыми для исследователя электрофизическими свойствами.

Их можно использовать в производстве разнообразных сенсорных систем. Технология прошла национальную стадию патентования.

Оксид графена, или наноструктурированный оксид графита, — это отдельные графитовые плоскости размером не больше нескольких сотен микрометров, содержащие различные функциональные группы на своих краях. В состав оксида графена входят атомы кислорода, углерода и водорода. Структурно он выглядит как множество тончайших пластинок, случайным образом ориентированных друг относительно друга. Каждая пластинка — большая полимерная молекула в форме сетки с шестигранными ячейками.

При восстановлении оксид графена теряет функциональные группы, но при этом становится проводником электричества и может быть использован для изготовления электронных микросхем и сенсорных структур. Он выполняет роль проводника, который преобразует физическое и химическое воздействие внешнего раздражителя в электрический сигнал. Например, подобным образом телефон с сенсорным экраном распознает нажатие на экран в определенном месте и «понимает», что от него хотят. Ранее было создано несколько методов восстановления оксида графена. Однако эти технологии не позволяют восстанавливать его точно в нужных местах, что важно для, например, химических и биологических сенсоров.

Ученые МИЦ «Композиты России» МГТУ изобрели способ восстановления оксида графена в заданных местах с помощью луча лазера.

Вещество наносится на гибкую полимерную подложку жидкостными методами. Далее пленка высушивается на воздухе до полного испарения растворителя, и подложка с оставшимся оксидом помещается в рабочую камеру лазерной установки. Затем необходимые области оксидной пленки восстанавливаются под действием лазера. Точечное воздействие позволяет создавать микроразмерные области восстановленного оксида графена, что как раз и нужно для сенсоров. Параметры лазерного излучения задаются таким образом, чтобы микрообласть обладала необходимой степенью восстановленности и, соответственно, требуемыми электрофизическими свойствами. Последний этап — проверка структуры пленки графенового оксида различными способами. В основном используется спектроскопия, то есть оцениваются спектры электромагнитного излучения.

«Наше изобретение — один из способов модификации тонких пленок с помощью лазерного излучения, позволяющий получить модифицированные области оксидной пленки с заданными свойствами, которые дальнейшем могут использоваться для широкого круга задач, в частности для создания биологических сенсоров», — отметил один из авторов патента, директор МИЦ «Композиты России» Владимир Нелюб.

Источник: http://www.nanonewsnet.ru/news/2019/v-rossii-razrabotali-novyi-sposob-vosstanovleniya-oksida-grafena