Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Polacy i Niemcy stworzyli nowy sposób na precyzyjne wytwarzanie struktur grafenowych

Recommended Posts

Nowy sposób na wytworzenie maleńkich struktur płaskiego grafenu zademonstrował zespół z Polski i Niemiec w Science. Płatki grafenu wytworzono po raz pierwszy nie na metalu, a od razu na podłożu z półprzewodnika. To nowe perspektywy dla zastosowań, między innymi w elektronice i fotonice.

Badania przeprowadził zespół badaczy fizyków z Uniwersytetu Jagiellońskiego i chemików z Uniwersytetu w Erlangen i Norymberdze.

Grafen to atomowej grubości płaska struktura złożona z atomów węgla ułożonych w sieć przypominającą plaster miodu. Taka cienka i niewidoczna gołym okiem węglowa „kartka” jest niezwykle wytrzymała, elastyczna, przezroczysta, przewodzi ciepło i prąd. Kiedy w 2010 r. za odkrycie grafenu przyznano Nagrodę Nobla, tysiące naukowców i przedsiębiorców ruszyły, aby szukać zastosowań dla tego materiału. Potem sprawa przycichła... Czyżby nie było pomysłu, jak wykorzystać ten materiał? Pytany o to prof. Marek Szymoński z Uniwersytetu Jagiellońskiego mówi: Grafen sam w sobie ma rewelacyjne właściwości, ale z punktu widzenia zastosowań to właściwie tylko przewodząca, bardzo cienka ‘kartka’.

Tymczasem np. dla elektroniki cyfrowej bardziej interesującymi materiałami są tzw. materiały z przerwą wzbronioną - do nich należą półprzewodniki. To materiały, przez które prąd przepłynie, ale tylko, jeśli dostarczy się nośnikom ładunku odpowiednią energię – a więc np. przyłożone napięcie przekroczy odpowiednią wartość. Przy mniejszym napięciu działają jak izolator – nie przepuszczają prądu. Dzięki temu można na urządzeniach półprzewodnikowych wykonywać m.in. operacje logiczne – jeśli prąd przepłynął – dostajemy wartość 1, jeśli nie – 0. Najbardziej znanym półprzewodnikiem jest krzem, którego znaczenia w przemyśle komputerowym (słynna Dolina Krzemowa) trudno przecenić.

Miniaturyzacja urządzeń elektronicznych jednak postępuje i naukowcy zastanawiają się nad materiałami, z których można by zbudować urządzenia o działaniu podobnym do półprzewodnikowych, ale miałyby wielkość zaledwie kilku nanometrów (nanometr to milionowa część milimetra). A w takiej skali tradycyjne urządzenia półprzewodnikowe nie najlepiej się spisują. Naukowcy szukają więc nowych materiałów o odpowiednich właściwościach. I tutaj właśnie nadzieją są nanometrowej wielkości struktury grafenowe o kształcie płatków lub wstążek. Okazuje się bowiem, że odpowiednio małym strukturom grafenu można nadać właściwości pozwalające na ich wykorzystanie do zbudowania elementarnych urządzeń elektronicznych – na przykład bramek logicznych lub nanotranzystorów.

Problemem jest jednak to, jak precyzyjnie produkować takie niewidoczne gołym okiem płatki grafenu. Trudno tu przecież używać nanonożyczek i z atomową precyzją wycinać z kartek grafenu niewidoczne płatki. Naukowcy zastanawiają się więc nad odwrotnym podejściem: jak z mniejszych związków organicznych, na przykład pojedynczych molekuł aromatycznych, układać grafenowe puzzle.

I tu właśnie z pomocą przychodzą badania prof. Konstantina Amsharova z FAU w Niemczech oraz polskiego zespołu. Wyniki tych badań ukazały się w styczniu w prestiżowym czasopiśmie Science. Naukowcy pokazali, jak w sprytny sposób przeprowadzić reakcję chemiczną, by z łatwych do kontrolowania półproduktów (tzw. prekursorów) produkować maleńkie płatki grafenu. Przedstawiony przez nich sposób działa sekwencyjnie - naukowcy nazywają to "nanozippingiem" i porównują tę reakcję do działania suwaka.

W dodatku w doświadczeniu – przeprowadzonym w Krakowie – nanopłatki grafenu udało się wyprodukować od razu na podłożu z półprzewodnika, co jest istotnym nowym osiągnięciem. Nasza praca jest pierwszą, która donosi o w pełni kontrolowanej syntezie nanografenu na powierzchniach niemetalicznych – informuje w rozmowie z PAP pierwszy autor pracy dr Marek Kolmer, który obecnie realizuje staż podoktorski w Oak Ridge, USA.

Prof. Marek Szymoński, który także jest wśród autorów publikacji, tłumaczy, że podstawową cegiełką do budowy płatków w ich doświadczeniu są aromatyczne struktury węglowe zbudowane z połączonych po jednym wiązaniem pierścieni benzenowych zakończonych na brzegach atomami wodoru lub fluoru. Jeśli jeden z fluorów połączy się z najbliżej położonym atomem wodoru z sąsiedniego pierścienia – a to można kontrolować na przykład przez podnoszenie temperatury – zaczyna się sekwencja reakcji pomiędzy kolejnymi pierścieniami benzenowymi. I tak „ząbek po ząbku”, para po parze, jak w zamku błyskawicznym, pierścienie benzenowe będą się ze sobą łączyć w strukturę nanografenu – mówi prof. Szymoński.

Dr Marek Kolmer, tłumaczy, że w wyniku sześciu sekwencyjnie aktywowanych reakcji z prekursora powstaje molekuła nanografenu licząca 42 atomy węgla. To puzzel, który może zostać wykorzystany do produkcji większych, atomowo zdefiniowanych struktur – opowiada.

Dotąd struktury grafenowe z prekursorów molekularnych wytwarzano na podłożach z metali takich jak złoto, srebro czy miedź. Metale te są jednak przecież świetnymi przewodnikami. Aby sprawdzić, jak wytworzone nanocząstki grafenu spisują się jako materiały elektroniczne, płatki trzeba oderwać i przenieść je inne podłoże, np. z półprzewodnika. A wtedy istnieje ryzyko, że taki atomowo zdefiniowany układ ulegnie modyfikacji.

Tymczasem niemiecko-polskiemu zespołowi udało się wyprodukować płatki nanografenu od razu na podłożu z dwutlenku tytanu (rutylu), który jest półprzewodnikiem. Dr Kolmer tłumaczy, że rutyl jest kluczowy do przeprowadzenia reakcji chemicznej, która nie zajdzie na podłożu z miedzi czy złota. Badacze spodziewają się jednak, że nanografen tą metodą uda im się wytwarzać na innych półprzewodnikach i izolatorach.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zespół z Uniwersytetu Jagiellońskiego (UJ) poinformował o odkryciu nowego gatunku motyla. Jego łacińska nazwa - Catasticta copernicus - to sposób na uhonorowanie Mikołaja Kopernika w 550. rocznicę urodzin. Motyla, którego można spotkać na granicy lasu na wysokości ok. 3500 m n.p.m. w peruwiańskich Andach, opisano na łamach periodyku Zootaxa.
      Catasticta to rodzaj motyli z rodziny bielinkowatych (Pieridae). Dotychczas opisano ponad 100 należących do niego gatunków.
      Samce C. copernicus są bardzo terytorialne. Przepędzają inne owady z miejsca, gdzie czekają na samice. Jak podkreślono w komunikacie UJ, wybierają [one] strategiczne pozycje nad koroną drzewa lub nad ostrym grzbietem górskim i w godzinach okołopołudniowych aktywnie ich pilnują.
      Cztery osobniki C. copernicus (3 samce i 1 samica) zgromadzono w kolekcji Centrum Edukacji Przyrodniczej UJ. W innych europejskich zbiorach można zaś znaleźć 11 kolejnych motyli.
      W 2021 r. w ekspedycji Christera Fåhraeusa z Wydziału Biologii Uniwersytetu w Lund brał m.in. udział dr hab. Tomasz W. Pyrcz z Instytutu Zoologii i Badań Biomedycznych UJ. Dostanie się w niedostępne i nieeksplorowane dotąd rejony wymagało użycia helikoptera i zaangażowania armii peruwiańskiej. To wtedy pozyskano pierwsze okazy motyla nazwanego na cześć Kopernika.
      Artykuł pt. „The sunny butterflies: new species of high montane pierids of the Catasticta poujadei group from the Peruvian Andes (Pieridae, Pierinae, Aporiina)”, w którym opisano C. copernicus, został stworzony przez 8-osobowy zespół; z ramienia UJ, oprócz dr. hab. Pyrcza, pracowały nad nim mgr Jadwiga Lorenc-Brudecka oraz dr Kamila S. Zając.
      Droga do stwierdzenia, że badany okaz należy do nowego gatunku, bywa długa i żmudna. Wymaga ona przede wszystkim zweryfikowania i sprawdzenia we wszystkich dostępnych kolekcjach oraz literaturze informacji na temat gatunków już znanych - wyjaśnia zastępca dyrektora Centrum Edukacji Przyrodniczej UJ dr Rafał Garlacz. Wiąże się to często z potrzebą wykonania różnorodnych analiz – [...] morfologicznych i anatomicznych, ale także molekularnych czy biochemicznych. Dopiero wyniki z wszystkich procedur pozwalają na pewne stwierdzenie odkrycia nowego gatunku - podsumowuje.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Uniwersytet Jagielloński wyśle w przestrzeń kosmiczną teleskop, który będzie poszukiwał śladów wodoru i deuteru wokół małych ciał Układu Słonecznego. Projekt HYADES, który właśnie został dofinansowany kwotą 3 milionów euro przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, ma na celu zbadanie pochodzenia wody na Ziemi oraz poszukiwanie jej źródeł w Układzie Słonecznym.
      Woda to jeden z najważniejszych składników, niezbędnych do rozwoju życia. Wiemy, że występuje ona na Marsie i wchodzi w skład komet. Jednak jej bezpośrednia obserwacja na kometach jest trudna. Znacznie łatwiej jest zaobserwować atomy wodoru uwolnione w gazowych otoczkach komet wskutek rozpadu cząsteczek wody, mówi kierownik projektu HYADES, doktor Michał Drahus.
      Atomy wodoru emitują dużo światła przez linię widmową Lyman alfa, dzięki czemu są bardzo czułym wskaźnikiem obecności wody. Jednak ten zakres promieniowania jest trudny w obserwacji. Znajduje się bowiem w zakresie dalekiego ultrafioletu, który jest całkowicie pochłaniany przez atmosferę Ziemi. Dlatego też naukowcy z UJ postanowili przenieść swoje obserwacje w kosmos.
      W ramach pięcioletniego projektu powstanie satelita wyspecjalizowany w poszukiwaniu wody. Jego głównym celem będzie zbadanie różnych grup komet pod kątem jej występowania. Jest to o tyle istotne, że zgodnie z obecnym stanem wiedzy, Ziemia uformowała się bez wody. Dopiero później ten życiodajny składnik trafił na naszą planetę. Jedna z hipotez mówi, że została ona przyniesiona przez komety. Dlatego też ich obserwacje mogą pomóc w określeniu, skąd wzięła się woda na Ziemi. O tym, czy komety mogły być źródłem wody na Błękitnej Planecie może świadczyć stosunek izotopów wodoru. Jeśli znajdziemy na kometach wodę o składzie izotopowym takim, jaki ma woda na Ziemi, będzie to silnym potwierdzeniem hipotezy o pochodzeniu wody.
      Misja HYADES może zrewolucjonizować naszą wiedzę na ten temat. O ile bowiem w ciągu ostatnich 35 lat tego typu badania przeprowadzono na próbce 12 komet uzyskując niejednoznaczne wyniki, to polscy naukowcy mają zamiar przebadać 50 komet w ciągu zaledwie 3 lat.
      Na tym jednak możliwości HYADES się nie kończą. Kosmiczny teleskop z UJ poszuka też nieznanych zasobów wody w Układzie Słonecznym. Naukowcy chcą przyjrzeć się m.in. grupie planetoid przypominających komety. Uzyskane informacje na temat sublimacji lodu wodnego z tych ciał dadzą nam unikalny wgląd w zawartość wody w pasie głównym planetoid, mówi doktor Drahus. Niezwykle interesującym celem badawczym mogą być też obiekty międzygwiezdne, które podróżują przez Układ Słoneczny. Obiekty te mają niesłychane znaczenie dla nauki, gdyż uformowały się wokół innych gwiazd, w związku z czym przynoszą nam unikalne informacje o swoich macierzystych układach planetarnych, mówi Michał Drahus. Dotychczas zidentyfikowaliśmy dwa tego typu obiekty – 1I/Oumuamua oraz 2I/Borisov – naukowcy sądzą jednak, że jest ich znacznie więcej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Prof. dr hab. Michał Wierzchoń z Instytutu Psychologii Uniwersytetu Jagiellońskiego został wybrany na przewodniczącego Europejskiego Towarzystwa Psychologii Poznawczej (ESCoP). Należy zaznaczyć, że to pierwszy Polak, który będzie piastował tę funkcję od czasów założenia ESCoP w 1985 r.
      Bardzo się cieszę, że tak liczne grono badaczy wybrało mnie, abym pokierował Europejskim Towarzystwem Psychologii Poznawczej. To zaszczyt i wielkie wyzwanie, które motywuje do dalszej pracy. Mój wybór stanowi również dowód rozpoznawalności międzynarodowej całego polskiego środowiska psychologów poznawczych - powiedział prof. Wierzchoń.
      Naukowiec jest kierownikiem Laboratorium Badań Świadomości C-Lab, dyrektorem Centrum Badań Mózgu UJ, a także wiceliderem inicjatywy „Neuronalna architektura świadomości” (The Neural Architecture of Consciousness). Oprócz tego pełni funkcje prodziekana ds. naukowych Wydziału Filozoficznego UJ, a także kierownika Międzynarodowego Programu Doktorskiego CogNeS.
      Prof. Wierzchoń jest autorem licznych publikacji naukowych, w tym książki „Granice świadomości: W poszukiwaniu poznawczego modelu świadomości” oraz artykułów opublikowanych w takich pismach, jak: Journal of Cognitive Psychology, PLoS ONE, Journal of Pain czy Consciousness and Cognition.
      Jego zainteresowania obejmują m.in. teorie świadomości, świadomość wzrokową, neuronowe korelaty świadomości oraz substytucję sensoryczną [uczenie mimowolne czy rywalizację obuoczną]. Zespół nowo wybranego przewodniczącego ESCoP wspiera rozwój technologii Colorophone'a - specjalnego oprogramowania, które umożliwia osobom niewidomym rozpoznawanie kolorów za pomocą dźwięku. Projekt ten powstaje na Norweskim Uniwersytecie Naukowo-Technicznym, a jego inicjatorem jest także polski naukowiec Dominik Osiński - podkreślono w komunikacie UJ.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dwudziestodziewięcioletni Mateusz Hołda z Katedry Anatomii UJ CM został najmłodszym profesorem tytularnym w historii Polski. Jak podkreślono w komunikacie prasowym Uniwersytetu Jagiellońskiego, 4 lipca postanowieniem prezydenta RP Andrzeja Dudy otrzymał [on] tytuł profesora nauk medycznych i nauk o zdrowiu w dyscyplinie nauki medyczne. Do tej pory najmłodszym polskim profesorem był Krzysztof Sośnica z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu.
      W 2017 r., jeszcze jako student VI roku kierunku lekarskiego, Hołda zakończył przewód doktorski (mógł go przeprowadzić, ponieważ w 2016 r. został laureatem V edycji Diamentowego Grantu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego); egzaminy doktorskie zdał z oceną celującą 9 marca, a pracę doktorską obronił miesiąc później - 10 kwietnia. Ponad dwa lata temu (2020) został najmłodszym w historii polskiej nauki posiadaczem stopnia doktora habilitowanego.
      W 2019 r. Forbes umieścił Hołdę na liście „30 under 30”, a więc w prestiżowym gronie Europejczyków przed trzydziestką, którzy są w swoich dziedzinach liderami. W tym samym roku [Hołda] został uznany przez Europejski Bank Odbudowy i Rozwoju oraz brytyjski think-tank Emerging Europe za najbardziej wpływowego Europejczyka młodego pokolenia - napisano na stronie UJ CM.
      Hołda był wielokrotnie wyróżniany i nagradzany, zarówno w kraju, jak i poza jego granicami. Dostał, m.in.: nagrodę Polskiej Akademii Nauk – Laur Medyczny im. dr Wacława Mayzla (2015), Studenckiego Nobla w kategorii nauki medyczne i nauki o zdrowiu (2016), stypendium Fundacji na rzecz Nauki Polskiej START (2017), stypendium Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego dla wybitnych młodych naukowców (2018), tytuł naukowca przyszłości (2019), a także nagrodę Emerging Europe w kategorii Young Influencer of the Year.
      W dorobku najmłodszego polskiego profesora tytularnego znajduje się niemal 100 publikacji w wiodących czasopismach naukowych, w tym w „Annals of Anatomy”, „International Journal of Cardiology”, „Journal of Anatomy”, „Stroke” czy „JASE”.
      W swojej pracy naukowej specjalista skupia się na morfologii układu sercowo-naczyniowego (od poziomu molekularnego do poziomu narządu) i technikach obrazowania architektury mięśnia sercowego.
      Już w 2013 r. Hołda założył międzynarodowy zespół naukowy HEART (ang. Heart Embryology and Anatomy Research Team), który zajmuje się właśnie badaniami nad architekturą układu sercowo-naczyniowego; warto dodać, że pozostaje jego kierownikiem.
      Dotychczas najmłodsi polscy profesorowie otrzymywali tytuł po 30. r.ż. Dwa lata temu w wieku 35 lat profesorem został Krzysztof Sośnica z UPWr. W lutym br. nominację uzyskał 36-letni Paweł Chmielarz z Politechniki Rzeszowskiej (został on najmłodszym profesorem tytularnym w naukach inżynieryjno-technicznych). W 2005 roku najmłodszym uczonym z tytułem profesora był 37-latek - Marek Ogiela z Akademii Górniczo-Hutniczej. Jesienią 2021 roku do grona profesorów dołączył z kolei, ukończywszy 38 lat, Wojciech Piątek z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu - podano w komunikacie UJ.
      Jak podchodzi do swojego sukcesu główny zainteresowany? Oto jego wpis z 20 lipca na Facebooku: To chyba ten moment, na który czeka każdy naukowiec. Wynik dziewięciu lat intensywnej pracy naukowej zaowocował przyznaniem mi tytułu profesora medycyny. I tak oto w wieku 29 lat stałem się najmłodszym w historii Polski profesorem. Na drodze do tego sukcesu było więcej porażek niż zwycięstw - było ciężko (czasami bardzo ciężko), ale na pewno było warto. Dziękuję wszystkim którzy przyczynili się do tego sukcesu - jest Was wielu! Myślę, że to jednak nie jest koniec mojej ścieżki naukowej, a dopiero jej początek.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W projektach związanych z syntezą termojądrową konieczne jest wykorzystanie materiałów odpornych na wysokie temperatury i uszkodzenia radiacyjne. Obiecujące pod tym względem są materiały bazujące na węglu, zwłaszcza nanorurki węglowe i grafen. Naukowcy z Zakładu Badań Reaktorowych NCBJ brali udział w badaniach odporności detektorów grafenowych na wysokie strumienie neutronów.

      Reaktory termojądrowe, takie jak powstające obecnie w Cadarache we Francji urządzenie badawcze ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), czy powstający w Hiszpanii jego następca – DEMO (Demonstration Power Plant), wykorzystują silne pole magnetyczne do uwięzienia plazmy, w której zachodzą reakcje syntezy lekkich jąder atomowych. By umożliwić efektywne zachodzenie reakcji syntezy, plazmę należy podgrzać do temperatury dziesiątek milionów stopni Celsjusza. Aby zapewnić stabilne działanie urządzenia, konieczna jest precyzyjna diagnostyka pola magnetycznego. Ze względu na działające na znajdującą się we wnętrzu reaktora elektronikę warunki, takie jak wysoka temperatura (rzędu kilkuset °C) czy silne promieniowanie neutronowe, większość komercyjnie dostępnych półprzewodnikowych czujników pola magnetycznego nie jest w stanie pracować w takich układach. Z tego powodu prowadzone są badania nad detektorami metalowymi, opartymi o chrom czy bizmut. Niestety, detektory oparte o nie mają niską czułość i duży przekrój czynny na oddziaływanie z neutronami.
      Interesującą alternatywą wydają się być detektory wykonane w technologii kwaziswobodnego grafenu epitaksjalnego na węgliku krzemu. Warstwy grafenu mogą być formowane w bardzo czułe sensory efektu Halla: jeżeli przewodnik, przez który płynie prąd elektryczny, znajduje się w polu magnetycznym, pojawia się w nim różnica potencjałów – tzw. napięcie Halla, które może posłużyć do pomiaru pola magnetycznego. Zbadana została już odporność grafenu na promieniowanie. Badania przeprowadzono wykorzystując zarówno wiązki jonów, protonów, jak i elektronów, i nie wykryto istotnych zmian właściwości napromienionych próbek. Przewidywania teoretyczne sugerują, że podobnie grafen reaguje na promieniowanie neutronowe, jednak nigdy wcześniej nie zostało to bezpośrednio potwierdzone eksperymentalnie.
      W pracy, która ukazała się na łamach czasopisma Applied Surface Science, zbadano wpływ prędkich neutronów na układ detektora opartego na grafenie. Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki (IMiF) funkcjonujący w Sieci Badawczej Łukasiewicz wytworzył strukturę składającą się z grafenu na wysyconej atomami wodoru powierzchni węglika krzemu 4H-SiC(0001). Całość pokryto dielektryczną pasywacją z tlenku glinu, stanowiącą zabezpieczenie środowiskowe warstwy aktywnej detektora – mówi dr inż. Tymoteusz Ciuk, kierujący pracami w Łukasiewicz-IMiF. Tak przygotowany układ został następnie poddany napromienieniu neutronami prędkimi wewnątrz rdzenia reaktora MARIA w NCBJ.
      Zamontowana w rdzeniu reaktora MARIA unikatowa instalacja do napromieniania neutronami prędkimi pozwala nam przeprowadzać badania materiałów, bądź podzespołów przewidywanych do wykorzystania w układach termojądrowych, w których także są generowane prędkie neutrony – opowiada dr inż. Rafał Prokopowicz, kierownik Zakładu Badań Reaktorowych NCBJ, współautor pracy. W przypadku badań nad strukturami detekcyjnymi z grafenu, próbki napromienialiśmy przez ponad 120 godzin neutronami prędkimi o fluencji rzędu 1017 cm–2, by oddać warunki, na jakie narażona jest elektronika w instalacjach termojądrowych – dodaje mgr Maciej Ziemba z Zakładu Badań Reaktorowych. „Aby zapewnić bezpieczeństwo badań, testy podzespołów wykonano, gdy aktywność próbek nie stanowiła już zagrożenia, czyli po kilku miesiącach od napromienienia”.
      Zarówno przed napromienieniem, jak i po napromienieniu próbek, w Instytucie Fizyki Politechniki Poznańskiej dokładnie zbadano ich strukturę i właściwości elektryczne. Wykorzystano do tego spektroskopię Ramana, badania efektu Halla, jak również wielkoskalowe modelowanie z użyciem teorii funkcjonału gęstości (DFT – density functional theory). Dodatkowo, naukowcy z Politechniki Poznańskiej przeprowadzili charakteryzację napromienionych struktur po ich wygrzewaniu w temperaturze od 100 do 350°C, by zbadać działanie temperatury, w połączeniu z wpływem prędkich neutronów, na właściwości elektryczne. Dzięki testom wykryto na przykład, że z powodu promieniowania, w materiale pojawia się zależność właściwości elektrycznych od temperatury, która nie występowała przed umieszczeniem próbek w strumieniu neutronów – wyjaśnia dr inż. Semir El-Ahmar, kierujący badaniami na Politechnice Poznańskiej. Co więcej, promieniowanie neutronowe powoduje zmniejszenie gęstości nośników ładunku w badanej strukturze. Okazuje się jednak, że odpowiada za to warstwa wodoru, a więc napromienienie jedynie w umiarkowanym stopniu wpływa na strukturę i właściwości grafenu.
      Na podstawie charakteryzacji właściwości badanych struktur przed napromienieniem i po ich napromienieniu, oceniono odporność grafenu na promieniowanie neutronowe jako bardzo dobrą. Gęstość uszkodzeń radiacyjnych była 7 rzędów wielkości mniejsza, niż wartość strumienia neutronów, co oznacza dość niski przekrój czynny grafenu na oddziaływanie z neutronami prędkimi. Mimo, iż wystąpiły uszkodzenia struktury spowodowane promieniowaniem, to w porównaniu z detektorami bazującymi na metalach, czułość układu z grafenem na pole magnetyczne pozostaje kilka rzędów wielkości większa – podsumowuje wyniki dr El-Ahmar. Dodatkowo, okazało się, że duża część uszkodzeń była związana nie z samymi warstwami grafenu, a z warstwą wodoru, która z kolei przy temperaturach powyżej 200°C, jakie będą panować w instalacjach takich jak DEMO, wykazuje wręcz pewien potencjał samo-naprawczy. Z uwagi na to, grafenowe detektory pola magnetycznego mogą stanowić obiecujące struktury do wykorzystania w reaktorach termojądrowych.
      Nad zastosowaniem grafenu jako bazy przy detekcji pola magnetycznego w instalacjach termojądrowych prowadzone będą dalsze badania. Naukowcy rozważają wykorzystanie innego typu podłoża – np. 6H-SiC(0001), na którym formowana struktura może być bardziej odporna na promieniowanie neutronowe. Rozważane jest też zastąpienie warstwy wodoru buforową warstwą atomów węgla.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...