Ученые Университета Райса создали гибридный материал, в котором соединили графен и нанотрубки в единый ковалентный лист углерода. Работа опубликована в журнале Nature Communications, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета.
Сперва на листе меди авторы выращивали двумерный лист графена, а затем наносили на него железный катализатор и покрывали его слоем оксида алюминия. Полученный "сэндвич" в условиях высокой температуры обрабатывали ацетиленом и этиленом, в результате чего на поверхности графена вырастал "лес" углеродных нанотрубок. Катализатор вместе с оксидом алюминия при этом отодвигался от подложки.
В новом материале нанотрубки оказываются соединены с графеном ковалентно - при помощи семичленных углеродных циклов. Фактически, весь такой материал представляет собой единый лист углерода. Благодаря этому, в местах соединения не возникает дополнительного сопротивления.
Высота нанотрубок в полученном материале строго контролируется и составляет 120 микрометров. Это на несколько порядков больше, чем их средний диаметр. Полученный гибрид обладает крайне высокой удельной поверхностью - около 2 тысяч квадратных метров на грамм вещества. Недавно получены вещества с еще большей удельной поверхностью, но они не могут быть такими же хорошими проводниками, как двумерный углерод.
Гибридный материал может оказаться идеальным кандидатом для создания электродов в ионисторах (суперконденсаторах). Ионисторы являются электрохимическими источниками питания, промежуточными между конденсаторами и аккумуляторами. Поскольку в качестве обкладок в них выступают слои ионов, то от электродов ионисторов требуется одновременно высокая удельная поверхность и низкое сопротивление - как раз те качества, которыми обладает новый материал.
Ранее другая группа исследователей представила прозрачные и гибкие ионисторы, созданные при помощи придания углероду сложной текстуры.