​Коллектив ученых Томского политехнического университета разработал надежный метод анализа степени восстановления микрообластей оксида графена. Этот подход, в отличие от ранее предложенных методов анализа на основе рамановской спектроскопии, позволяет получить более точные данные об уникальных свойствах областей материала, размер которых составляет единицы микрометров. Статья, посвященная исследованию, опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.

Напомним, международный научный коллектив под руководством профессора Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Рауля Родригеса и профессора Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Евгении Шеремет развивает в ТПУ новое направление оптической наноспектроскопии, а также занимается разработкой плазмонных и сенсорных материалов для биомедицины и электроники.

Так, по словам Евгении Шеремет, вопрос изучения уникальных физико-химических свойств оксида графена остается актуальным, несмотря на множество исследований в данной области. Оксид графена имеет графеновую структуру с присоединенными кислородосодержащими функциональными группами. Количество этих групп сильно влияет на свойства материала.

«Чем меньше остается кислородных групп на поверхности оксида графена, тем больше степень восстановления. Этот критерий влияет на то, будет материал гидрофильным и диэлектриком за счет наличия полярных групп, либо он будет больше похожим на графен — гидрофобным и проводящим электричество», — говорит профессор ТПУ.

При этом существует несколько способов, позволяющих оценить степень восстановления — это, например, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) и инфракрасная спектроскопия. Однако эти методы способны работать только с большими площадями материалов. Тогда как для изготовления электроники на основе оксида графена необходимы микроразмерные восстановленные области. Поэтому ученые ТПУ изучают оксид графена, восстановленный лазером, характерный размер восстановленных областей при этом может составлять единицы микрометров.

«Нам нужен был метод, позволяющий получить разрешение хотя бы в микроны, такой как рамановская спектроскопия (спектроскопия комбинационного рассеяния)», — поясняет Евгения Шеремет.

В рамках исследования образцы оксида графена подвергались воздействию лазером разной мощности — от 0,1 до 10 милливатт. Затем политехники изучали восстановленные области материала при помощи рамановского спектрометра и метода токопроводящей атомно-силовой микроскопии. Рамановская спектроскопия достаточно широко используется для изучения многих свойств углеродных материалов, особенно графена, в том числе механических напряжений, количества дефектов, типа легирования. Однако существующие подходы, подходящие для графена, не подходят для оксида графена, так как его решетка имеет большее количество дефектов. При этом метод анализа теряет свою чувствительность.

«Обычно в анализе углеродных материалов изучаются пики первого порядка, но для оксида графена они дают ненадежные результаты. Поэтому мы проанализировали области высоких частот и обнаружили явную закономерность. Относительная интенсивность пиков второго порядка уменьшается с увеличением степени восстановления. При этом наблюдается сильная корреляция с проводимостью материала, то есть мы можем использовать рамановский сигнал, чтобы судить о степени восстановления оксида графена. И это более надежный метод, чем те, что предлагались ранее», — подчеркивает профессор. Более того, используя подходы наноспектроскопии эту методику можно в перспективе использовать для анализа наноразмерных областей.

Похожие новости

  • 25/10/2016

    Томские ученые создадут первый в РФ томограф для изучения сложнейших объектов

    ​Ученые Томского политехнического университета выиграли конкурс Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы".
    1744
  • 25/09/2019

    Ученые ТГУ нашли новые пульсации в пламени «горелки» для тяжелого топлива

    Исследования нового устройства, созданного в Институте теплофизики Сибирского отделения Российской академии наук и предназначенного для бессажевого сжигания тяжёлого углеводородного топлива с паровой газификацией, провели на механико-математическом факультете.
    304
  • 21/06/2019

    Томские ученые создали новый сплав с памятью формы, который превзошел никелид титана

    ​Ученые лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ в рамках совместного гранта РНФ и Немецкого научно-исследовательского сообщества (DFG) разработали новый сплав с памятью формы. По функциональным характеристикам он превосходит никелид титана – лидера среди материалов, способных восстанавливать свою форму при нагреве после высоких внешних нагрузок.
    341
  • 29/06/2018

    Как ученые ТПУ помогают искать жизнь во Вселенной

    ​Исследование межзвездной среды, поиск экзопланет, изучение Солнечной системы - все это происходит в основном в лабораториях, где обрабатываются данные с межпланетных космических станций или мощных телескопов.
    645
  • 31/05/2016

    До конца 2018 года ТПУ завершит создание Научного парка

    ​Первая очередь Научного парка, открытая к 120-летнему юбилею Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) стала, вероятно, самым весомым и ценным подарком вуза университетской элите, студентам, аспирантам и всем тем, кто не мыслит себя сегодня вне науки.
    1889
  • 24/10/2016

    Лазер томских ученых может служить медикам и «оборонщикам»

    Ученые ФИТ ТГУ создали лазерную систему генератор-усилительна парах стронция с большим набором длин волн и возможностью их селективного выделения. Благодаря этому установка может найти применение в разных областях – от медицины до оборонно-промышленного комплекса.
    1276
  • 27/04/2018

    Томские ученые нашли способ обработки циркониевой керамики

    ​Ученые из Томского политехнического университета нашли способ обработки циркониевой керамики, который сохраняет ее прочность. Об этом рассказал ведущий научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Сергей Гынгазов.
    615
  • 16/09/2019

    Томские ученые намерены доставить на МКС безотходную теплицу

    ​Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) планируют до конца 2022 года отправить на международную космическую станцию свои разработки - 3D-принтер для печати инструмента космонавтов, безотходную теплицу и устройства для защиты иллюминаторов от метеоритов - для их испытания в космических условиях, сообщил ТАСС директор Института физики высоких технологий ТПУ Алексей Яковлев.
    157
  • 14/02/2017

    Томский ученый Илья Романченко - о физике и разработках

    ​​​Томский физик Илья Романченко получил премию президента в области науки и инноваций для молодых ученых за 2016 год. В интервью РИА Томск он рассказал о том, как его работа может помочь в борьбе против раковых клеток и террористов, почему в физике недостаточно просто выучить формулы, а также на что он собирается потратить 2,5 миллиона рублей.
    3457
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    258