Графен, по факту, является двухмерным материалом, ведь это лист углерода толщиной в один атом. Для того, чтобы использовать графен в практических целях, его необходимо преобразовать в трехмерную форму. Теперь исследователи разработали новый и относительно простой способ сделать графен трехмерным, используя лазер.
Это не первый раз, когда графен делают трехмерным. В 2015 году исследователи из Иллинойского университета формовали графен в 3D-структуры путем наложения его на подложку, а в начале этого года ученые из Массачусетского технологического института обнаружили, что графеновые трубки можно формировать в 3D-структуры, которые в 10 раз прочнее стали, но всего на пять процентов плотнее ее. Исследователи из университета Райса недавно создали графеновую пену и усилили ее углеродными нанотрубками.
Но этот новый метод, разработанный исследователями в Финляндии и Тайване, может быть более простым и быстрым методом создания трехмерного графена. Все, что требуется, это направить лазерный луч на материал, чтобы деформировать его в 3D, создавая пирамиду высотой 60 нм. Это очень мало, но такая пирамида в 200 раз выше, чем сам лист графена.
«Мы называем эту технику оптической ковкой, поскольку этот процесс напоминает ковку металлов в трехмерные формы молотком. В нашем случае, лазерный луч — это молот. Плюсы технологии заключаются в том, что она быстрая и простая в использовании и не требует каких-либо дополнительных химических веществ или обработки. Несмотря на простоту методики, мы были очень удивлены изначально, когда заметили, что лазерный луч вызвал такие существенные изменения на графене. Потребовалось время, чтобы понять, что происходит»,- говорит Майк Петтерссон, соавтор исследования.
Исследователи изначально предполагали, что лазер вводил в графен примеси, но после дальнейшего изучения они обнаружили, что это не так. «Когда мы впервые исследовали обработанный лазером графен, мы ожидали найти следы химических веществ, включенных в графен, но мы не могли найти ни одного. После более тщательной проверки мы пришли к выводу, что это должны быть чисто структурные изменения», — говорит Вэй Йен Вун, соавтор исследования.
Исследователи говорят, что оптически кованый графен структурно обоснован, подчеркивая его потенциал для построения трехмерных структур для широкого спектра применений. В этом виде графен отличается электронными и оптическими свойствами от своего 2D аналога.
