У найбільш ефективних електрохімічних реакторах, розроблених мною в рамках програм по створенню систем очищення і регенерації технологічної води без застосування хімічних реагентів, тканини з вуглецевих композитів, забезпечують практично всі переваги перед іншими альтернативними технологіями

Назва цих тканин Етан і Хортиця і вони є інноваційним продуктом підприємства УКРУГЛЕКОМПОЗІТ з міста Запоріжжя

Враховуючи той незвичайний ефект, який набуває електрохімічний реактор при використання цих композитних тканин в якості електродів і контактних систем для електродів, можна зробити попередній висновок про те, що можливо ці матеріали в свій час не були достатньо досліджені і кваліфіковані на предмет їх відповідності критеріям нано - композитного матеріалу

Ці матеріали застосовуються вже більше 10 років і постійно відкриваються все більш цікаві властивості та якості і, при цьому в наукових публікаціях з'являється все більше повідомлень про роботи з розвитку композитних матеріалів з вуглецю і його модифікацій

Так з'явилося повідомлення, що фізики виявили у родича графена графина (також двовимірної аллотропной модифікації вуглецю) незвичайні електричні властивості (до речі у тканини Етан також виявляються незвичайні електричні властивості і незвичайна версія провідності), які можуть послужити створенню транзисторів на основі цього матеріалу.

Стаття вчених з'явилася в Physical Review Letters.

У графині атоми вуглецю лежать, як і в графені, в одній площині. На відміну від останнього, однак, є атоми з подвійними і потрійними зв'язками, тобто отримана структура відрізняється від правильної гексагональної решітки. Як наслідок, існує безліч різних структур графина - в рамках роботи вивчався так звані 6,6,12-графин, який складається з двох типів шестикутників, правильного зі стороною 1, і неправильного зі сторонами 1 і 3.

Використовуючи теорію функціонала щільності - основний метод для розрахунку електронної структури молекул і конденсованого речовини у фізиці й хімії, заснований на законах квантової механіки - дослідники прийшли до висновку, що в подібному матеріалі електропровідність залежить від напрямку. За словами вчених, це властивість можна використовувати для створення транзисторів.

На даний момент графин (причому не 6,6,12-графин) був синтезований всього лише один раз. За словами хіміків, які наводить Physical Review Focus, в лабораторних умовах можна синтезувати невеликі фрагменти графина, проте повноцінних листів, які й демонструють незвичайні властивості, поки отримати не вдавалося.

Андрій Гейм, що отримав в 2010 році Нобелівську премію за відкриття графену, заявив виданню, що "графин - це і так дуже цікавий матеріал, а нові результати роблять його ще цікавіше." При цьому він сподівається, що на створення практичних технологій отримання матеріалу піде не 60 років (мається на увазі історія з графеном, який теоретично був передбачений задовго до свого отримання на практиці).

На початку 2009 року вченим вдалося отримати графан. В результаті обробки графена газоподібним воднем у присутності електричного струму атоми водню приєдналися до атомів вуглецю по черзі один зверху "листа", інший знизу, трохи деформуючи пласку структуру початкового матеріалу. Стаття вчених з'явилася в журналі Science.

Більш докладно про графан :

Міжнародній групі дослідників вдалося отримати з графену і водню новий матеріал графан. Про це повідомляється в прес-релізі на сайті Університету Манчестера, співробітники якого брали участь в роботі.

Стаття вчених з'явилася в журналі Science. За словами дослідників, нове відкриття може знайти застосування при виробництві електроніки, а також допомогти в розвитку водневої енергетики.

Про те, що графен є хімічно активним (на відміну від спорідненого матеріалу графіту) вченим було відомо досить давно. Щоб отримати графан, дослідники поміщали графен в газоподібний водень і пропускали через газ електричний струм. В результаті молекули водню розпадалися на атоми, які приєднувалися до вихідного матеріалу.

Нагадаємо, що графен є "лист", що складається з одного шару атомів вуглецю, які розташовуються у вершинах двовимірної гексагональної (тобто кожен осередок сітки є шестикутник) сітки. Атоми водню приєднуються до атомів вуглецю по черзі: один зверху "листа", інший знизу, трохи деформуючи пласку структуру початкового матеріалу .

Теоретично існування графана було передбачене групою американських вчених в 2006 році на підставі комп'ютерного моделювання. На сайті arXiv.org доступний препринт їх статті, яка пізніше з'явилася в журналі Physical Review B.

На відміну від графена, який є провідником електричного струму, графан являє собою діелектрик.

На думку дослідників, дану властивість нового матеріалу потенційно може бути використати при виробництві надмініатюрних транзисторів, оскільки дозволяє вирішити одну з головних проблем розвитку графенової електроніки - складність створення провідних контурів.

Додавання атомів водню до графену дозволить отримувати на ньому регіони графан. Подібними регіонами діелектрика можна, наприклад, розділити лист початкового матеріалу на безліч провідних смуг.

Відзначимо, що раніше в якості одного з варіантів вирішення проблеми отримання провідних контурів та ж група дослідників пропонувала фізично нарізувати графен смужками завтовшки в декілька нанометрів і склеювати контури з них.

Крім цього новий матеріал може знайти застосування у водневій енергетиці. Зокрема, міжнародна група дослідників встановила, що нагрівання графан призводить до вивільнення атомарного водню.

Нагадаємо, що однією з основних проблем водневої енергетики є створення ефективних способів зберігання водню. Одним з найбільш перспективних напрямів досліджень є отримання матеріалів, здатних зберігати "паливо" в зв'язаному стані, в даному випадку у вигляді графан.

Фізики показали (поки, щоправда, в теорії), що легований графан може переходити в надпровідний стан при відносно високих температурах. Стаття вчених поки не прийнята до публікації, проте її препринт доступний на сайті arXiv.org.

В рамках дослідження учені провели комп'ютерне моделювання поведінки легованого графан, тобто графан, в який певним чином були додані домішки для зміни магнітних і електричних властивостей матеріалу.

В результаті ученим вдалося визначити, що подібний матеріал перейде в стан надпровідності при температурі 90 кельвінів (-183 градуси за Цельсієм).
За словами фізиків, однією з причин надпровідності при настільки високій температурі є "майже двовимірна" структура графан.

Даний матеріал виходить з графена додаванням атомів водню, які приєднуються до атомів вуглецю по черзі: один зверху "листа", інший знизу, трохи деформуючи пласку структуру початкового матеріалу. Крім цього не останню роль грають сильні зв'язки між атомами вуглецю.

Самі учені відзначають, що їх робота носить поки теоретичний характер. Справа в тому, що графан був вперше отриманий тільки в березні 2009 року, тому практична перевірка отриманих результатів залишається справою майбутнього.

При цьому умови, що існують в графані в теорії, можуть спостерігатися, за словами фізиків, в легованих алмазних наноштирі. Отримання останніх, у свою чергу, є відносно нескладною справою.

Головною перешкодою для більш широкого використання надпровідників є необхідність їх охолодження до наднизьких температур. Якщо передбачення фізиків виявляться вірні, то для роботи графанового надпровідника буде достатньо холодильника, що працює на азоті.

Учені з Кембриджа запропонували новий спосіб отримання графена при температурах, "близьких до кімнатних". Стаття вчених з'явилася в журналі Nature Communications.

В даний час отримання графенових плівок є досить складний процес. При температурах порядку 1000 градусів вуглерод матеріали випаровують, після чого вони конденсуються на спеціальних підкладках. Після формування плівки її необхідно ще перенести безпосередньо на "робочу" поверхню.

В рамках нової роботи вчені запропонували наступний метод. На першому етапі поверхня покривається тонкою плівкою з нікелю. Після цього поверх плівки наноситься паста, що містить графіт. Після цього отриманий "бутерброд" висушується. При цьому частина атомів вуглецю проникає крізь природні канали під нікелеву плівку, формуючи під них шар товщиною в один атом, тобто графен. Верхні шари після цього видаляються хімічним способом.

Новий метод простіше попередніх відразу за кількома параметрами. Він не вимагає дорогих і складних в отриманні монокристалічних підкладок - плівку можна формувати на самих різних поверхнях (в роботі вчені випробували свій метод на склі, пластику, кремнієвих підкладках та інших).

Зокрема, це означає, що плівку можна отримувати відразу на робочій поверхні, наприклад, для створення електронних схем. По-друге, новий метод вимагає сушки при температурах в 25-160 градусів Цельсія, що на порядок спрощує установку для отримання графена та її потенційну вартість.

Графен являє собою двовимірний шар вуглецю, атоми якого розташовуються в вершинах гексагональної сітки. Цей матеріал був відкритий вихідцями з Росії Костянтином Новоселовим та Андрієм геймів. За своє відкриття вони удостоїлися Нобелівської премії 2010 року. У роботі вчені використовували графіт і звичайний скотч, за допомогою якого вони відокремлювали вуглець

Група дослідників з Манчестерського університету під керівництвом Леоніда Пономаренко створила ізольований подвійний лист графену.

Стаття вчених з'явилася в журналі Nature Physics, а її препринт доступний на сайті arXiv.org. Короткий виклад роботи з коментарями дослідників наводиться в прес-релізі університету.

В рамках дослідження вивчався подвійний лист графену - двовимірний шар вуглецю товщиною в один атом, розміщений поверх іншого такого ж шару. Незважаючи на те, що просторово шари розташовані досить близько, вони ізольовані один від одного (іноді подвійним шаром називають таку конструкцію, але без ізоляції - термінологія поки не усталилася).

Перші зразки подібного двошарового графена були отримані ще в 2006 році, тобто через два роки після відкриття самого матеріалу. Разом з тим до недавнього часу вивчення подібного матеріалу було утруднено через складність його отримання.

Тепер ученим вдалося створити подвійний лист графену, який зверху і знизу був покритий шаром нітриду бору. Як виявилося, така система має ряд цікавих властивостей.

З'ясувалося, наприклад, що, якщо в одному з шарів накопичується досить багато носіїв заряду, то другий шар перестає проводити струм. "Це перший випадок, коли лист графену без дефектів вдалося перетворити в ізолятор", - наводяться в прес-релізі Манчестерського університету слова Пономаренко.

"Якщо абстрагуватися від тієї" нової "фізики, яка викладена у нас статті, то робота має важливе прикладне значення. Ми показали, що графен, укладений в нітрид бору, є найбільш перспективною на справжній момент основою для створення графенової електроніки.

Наша конструкція вирішує відразу кілька проблем, що стосуються якості та стабільності графена при створенні конкретних приладів, "- заявив Андрій Гейм, який брав участь в роботі.

В даний час подвійний графен активно вивчається. У серпні 2011 року в Science вийшла стаття того ж Гейма і Костянтина Новосьолова, які встановили, що електрони в подібному двовимірному графені ведуть себе як рідкий кристал. Обидва вчених отримали в 2010 році Нобелівську премію за відкриття графену в 2004 році.

Відомо також, що фізики запропонували схему двовимірного метаматеріалу на основі графену. Нова робота опублікована в журналі Science, а її короткий виклад доступний у прес-релізі університету Пенсільванії.

Властивості метаматеріалів залежать, в першу чергу, від структури, а не від хімічного складу. Такі матеріали здатні "хитрим" способом змінювати шляху проходження електромагнітних хвиль, що призводить до появи незвичайних оптичних ефектів, наприклад, невидимості. Якщо об'єкт помістити поруч з метаматеріалів, у спостерігача створиться ілюзія відсутності об'єкта, так як відображені їм хвилі "заплутаються" в метаматеріали не досягнуть око спостерігача або детекторів приладу.

Графен - це аллотропная модифікація вуглецю, що представляє собою шар атомів цього елемента товщиною в один атом. Графен має ряд унікальних властивостей, зокрема, в ньому спостерігається максимальна рухливість електронів серед всіх відомих матеріалів.

Електропровідність графена можна дуже легко змінювати, варіюючи відстань від заземлювальної пластини до графенового шару. Відповідно, в одному шарі графена можливо створити зони, сильно відрізняються по електропровідності.
Електромагнітні хвилі по-різному поширюються в шарах з різною провідністю - відповідно, розташовуючи ці зони в "правильному" порядку, вчені можуть регулювати шляху поширення електромагнітних хвиль.

Робота дослідників поки носить виключно теоретичний характер. Проте в разі втілення ідей фізиків в реальність метаматеріали на основі графену можуть бути затребувані в оптиці і електроніці.

Цікаво, що Китайські вчені створили батареї на основі графену. Стаття вчених поки не прийнята до публікації в рецензованому журналі, проте її препринт доступний на сайті arXiv.org

В рамках роботи учені поміщали в розчин хлориду міді при кімнатній температурі пару електродів, з'єднаних смужкою з графену. Кілька подібних батарей виявилося достатньо для того, що отримати напруга в 2 вольта, якого виявилося досить, щоб загорівся невеликий світлодіод.

Самі вчені пояснюють принцип роботи своєї батареї так - під час теплового руху іони в розчині вдаряють графенових смужку. Це вибиває електрон, у якого виявляється два варіанти - піти у розчин або на електрод.

Так як мобільність електронів в графені багато вище, ніж в розчині, то він обирає другий варіант. Дослідники визначили, що збільшення температури веде до збільшення продуктивності батарей.

При цьому дослідники заявляють, що їм вдалося виключити можливість протікання деякої невідомої хімічної реакції на смужці графену. Яким чином це було зроблено, не повідомляється, оскільки додаткові матеріали до статті на arXiv.org не доступні.

Читаючи про цих та ще багатьох інших дослідженнях в цьому напрямку, можна помітити, що такі реальні практичні результати, які абсолютно реально отримані при використанні також вуглецевого композитного матеріалу, створеного як мінімум 15 років тому, залишаються не поміченими і не з'явилися предметом більш глибоких досліджень