Толщиной в один атом: физики создали самую тонкую в мире елку из графена

Елка толщиной в один атом и высотой 14 см была вырезана из 10-метрового рулона графена, «выращенного» на медной пленке. На подложку графен попал в газообразном состоянии при температуре более 1000 °C.

Таким образом, датские физики стремились продемонстрировать возможность контролировать качество графеновой пленки при ее переносе из медного слоя, что до сих пор мешало увеличить масштаб графенового электронного производства.

«Рисунок» елки выполнен в один идеальный слой, цельный и практически не виден невооруженным глазом

«Даже если бы вы нарисуете карандашом елку, а затем мы ее снимем с бумаги - что, образно говоря, именно мы и сделали, - она ​​будет намного толще одного атома», - говорит профессор Питер Бёггильд, руководивший экспериментом.

Кроме рекордной толщины новогоднего дерева ученые продемонстрировали на нем работу терагерцового излучения, с которым удалось отслеживать качество графена во время отделения его из медной пленки. Это существенно ускорит технологию изготовления графеновых пленок и приблизит графеновую электронику к массовому производству.

Терагерцовые лучи - это высокочастотные радиоволны, которые находятся между инфракрасным излучением и микроволнами. 

Елка  под терагерцовым излучением. Цветные изображения - это измерения того, как слой графена поглощает терагерцовое излучение. Поглощение напрямую связано с электропроводностью: чем лучше проводящий графен, тем лучше он поглощает.

Графен, известный как научный «чудо-материал», представляет собой листовую форму углерода толщиной всего в один атом, которая проводит тепло и электричество в 10 раз эффективнее, чем медь.   

Он состоит из одного плоского слоя атомов углерода, расположенных в виде ячеистой структуры, и является двумерным. Графен более прочен, жестче и лучше проводит электричество и тепло, чем любой другой известный материал. 

Здесь слой графена виден после переноса с медного рулона, когда он «проявляется» под воздействием терагерцового излучения. 

Графеновые аккумуляторы окажут громадное влияние на все сферы повседневной жизни. Для примера, удельная емкость литий-ионного аккумулятора применяемого в настоящее время, составляет 200 Вт/ч на 1 кг веса. Графеновый аккумулятор такого же веса имеет удельную емкость 1000 Вт/ч. Очевидно, что графеновая аккумуляторная батарея установленная, например, в Tesla Model S способна увеличить пробег электромобиля с 334 км до 1013 км на одной подзарядке. Кроме всего прочего такие батареи можно зарядить менее чем за 10 минут. Конечно, чтобы достичь такой скорости заряда необходима мощная зарядная станция, но это уже не такая большая проблема.