 Команда исследователей из Национального университета Сингапура во главе с профессором Ло Киан Пином, заведующим кафедрой химии факультета естественных наук, успешно изменили свойства воды, сделав ее достаточно коррозионной для травления алмазов. Это было достигнуто путем присоединения слоя графена на алмаз и нагрева до высоких температур. Молекулы воды, зажатые между ними, становятся очень коррозионными, в отличие от обычной воды.
Этот новый открытие имеет широкие применения в промышленности, от экологически чистой деградации органических отходов до лазерного метода травления полупроводниковых и диэлектрических пленок.
Алмаз известен как материал с превосходными физическими свойствами, про при этом очень мало известно о том, как он взаимодействует с графеном – веществом толщиной в один атом, состоящим из чистого углерода.
Команда ученых из NUS, Bruker Singapore и университета Хассельта в Бельгии стремился исследовать процессы, происходящие, когда слой графена, ведущий себя как мягкая оболочка, прилагается на алмаз, который также состоит из углерода. Чтобы стимулировать соединение между двумя весьма разнородными формами углерода, исследователи нагревали их до высоких температур.
При повышенных температурах, группа отметила реструктуризацию интерфейса и химической связи между графеном и алмазом. Поскольку графен является непроницаемым материалом, вода, попавшая между алмазом и графеном, не может сбежать. При температуре выше 400 градусов Цельсия захваченная вода переходит в сверхкритическую фазу, с совершенно иным поведением по сравнению с обычной водой.
Профессор Ло, главный исследователь научно-исследовательского центра по графену, сказал: «Мы впервые показали, что графен может удерживать воду на алмазе, и система ведет себя как «скороварка» при нагревании. Что еще более удивительно, мы обнаружили, что такая перегретая вода может вызвать коррозию алмаза. Это никогда ранее не наблюдалось».
Благодаря прозрачной природе, платформа графенового пузыря-на-алмазе обеспечивает новый способ изучения поведения жидкостей при высоких давлениях и высоких температурах.
«Применения из нашего эксперимента огромны. В промышленности, сверхкритическая вода может быть использована для деградации органических отходов экологически безопасным способом. Наша работа может также применяться к лазерному методу травления полупроводниковых и диэлектрических пленок, где графеновые мембраны могут быть использованы для улавливания жидкостей», сказал профессор Ло.
Для продвижения их исследования, профессор Ло и его команда будут изучать сверхкритические поведения других жидкостей при высоких температурах, а также стремиться получить более широкий спектр промышленных приложений.
|
