Графен как получить в домашних условиях: Как изготовить графен в домашних условиях, используя простой карандаш и пленку?

новые методы получения и последние достижения • Александр Самардак • Новости науки на «Элементах» • Нанотехнологии, Физика

Графен всё более притягателен для исследователей. Если в 2007 году вышло 797 статей, посвященных графену, то за первые 8 месяцев 2008 года — уже 801 публикация. Каковы же наиболее значимые исследования и открытия последнего времени в области графеновых структур и технологий?

На сегодняшний день графен (рис. 1) — самый тонкий материал, известный человечеству, толщиной всего в один атом углерода. Он вошел в учебники по физике и в нашу реальность в 2004 году, когда исследователи из Манчестерского университета Андре Гейм и Константин Новоселов сумели его получить, используя обычную ленту-скотч для последовательного отделения слоев от обычного кристаллического графита, знакомого нам в виде карандашного стержня (см. Приложение). Замечателен тот факт, что графеновый лист, помещенный на подложку из оксидированного кремния, можно рассмотреть в хороший оптический микроскоп. И это при его толщине всего в несколько ангстрем (1Å = 10–10 м)!

Популярность графена среди исследователей и инженеров растет день ото дня, поскольку он обладает необычными оптическими, электрическими, механическими и термическими свойствами. Многие эксперты предсказывают в недалеком будущем возможную замену кремниевых транзисторов более экономичными и быстродействующими графеновыми (рис. 2).

Несмотря на то что механическое отслоение с помощью скотча позволяет получать графеновые слои высокого качества для фундаментальных исследований, а эпитаксиальный способ выращивания графена может обеспечить наикратчайший путь к электронным микросхемам, химики пытаются получить графен из раствора. В добавление к низкой стоимости и высокой производительности, этот метод открывает дорогу ко многим широко используемым химическим техникам, которые позволили бы внедрять графеновые слои в различные наноструктуры либо интегрировать их с различными материалами для создания нанокомпозитов. Однако при получении графена химическими методами есть некоторые трудности, которые должны быть преодолены: во-первых, необходимо достигнуть полного расслоения графита, помещенного в раствор; во-вторых, сделать так, чтобы отслоенный графен в растворе сохранял форму листа, а не сворачивался и не слипался.

На днях в престижном журнале Nature были опубликованы две статьи независимо работающих научных групп, в которых авторам удалось преодолеть вышеназванные трудности и получить графеновые листы хорошего качества, подвешенные в растворе.

Первая группа ученных — из Стэнфордского университета (Калифорния, США) и Пекинского института физики (Китай) — внедряла серную и азотную кислоты между слоями графита (процесс интеркаляции; см. Graphite intercalation compound), и затем быстро нагревала образец до 1000°C (рис. 3a). Взрывное испарение молекул-интеркалянтов производит тонкие (толщиной в несколько нанометров) графитовые «хлопья», которые содержат множество графеновых слоев. После этого в пространство между графеновыми слоями химически внедряли два вещества — олеум и гидроокись тетрабутиламмония (ГТБА) (рис.  3b). Обработанный ультразвуком раствор содержал как графит, так и графеновые листы (рис. 3c). После этого методом центрифугирования проводили отделение графена (рис. 3d).

В тоже время вторая группа ученых — из Дублина, Оксфорда и Кембриджа — предложила другую методику для получения графена из многослойного графита — без использования интеркалянтов. Главное, по словам авторов статьи, использовать «правильные» органические растворители, такие как N-метил-пирролидон. Для получения высококачественного графена важно подобрать такие растворители, чтобы энергия поверхностного взаимодействия между растворителем и графеном была такой же, как для системы графен–графен. На рис. 4 показаны результаты пошагового получения графена.

Успех обоих экспериментов основан на нахождении правильных интеркалянтов и/или растворителей. Конечно, существуют и другие методики для получения графена, такие как преобразование графита в оксид графита. В них используется подход, называемый «оксидирование–расслоение–восстановление», в ходе которого базисные плоскости графита покрываются ковалентно-связанными функциональными группами кислорода. Этот окисленный графит становится гидрофильным (или попросту влаголюбивым) и может легко расслаиваться на отдельные графеновые листы под действие ультразвука, находясь в водяном растворе. Полученный графен обладает замечательными механическими и оптическими характеристиками, но его электрическая проводимость на несколько порядков ниже, чем проводимость графена, полученного при помощи «скотч-метода» (см. Приложение). Соответственно, такой графен вряд ли сможет найти применение в электронике.

Как оказалось, графен, который был получен в результате двух вышеобозначенных методик, более высокого качества (содержит меньшее количество дефектов в решетке) и, как результат, обладает более высокой проводимостью.

Очень кстати пришлось еще одно достижение исследователей из Калифорнии, которые недавно сообщили о высокоразрешающей (разрешение до 1Å) электронной микроскопии с низкой энергией электронов (80 кВ) для прямого наблюдения за отдельными атомами и дефектами в кристаллической решетке графена. Ученым впервые в мире удалось получить изображения атомной структуры графена высокой четкости (рис. 5), на которых можно своими глазами увидеть сеточную структуру графена.

Еще дальше ушли исследователи из Корнелловского университета. Из листа графена им удалось создать мембрану толщиной всего в один атом углерода, и надуть ее, как воздушный шарик. Такая мембрана оказалась достаточно прочной для того, чтобы выдерживать давление газа в несколько атмосфер. Эксперимент состоял в следующем. На подложку из оксидированного кремния с предварительно вытравленными ячейками были помещены листы графена, которые вследствие ван-дер-ваальсовых сил плотно прикрепились к поверхности кремния (рис. 6a). Таким образом были образованы микрокамеры, в которых можно было удерживать газ. После этого ученые создавали разность давлений внутри и снаружи камеры (рис. 6b). Используя атомно-силовой микроскоп, измеряющий величину отклоняющей силы, которую кантилевер с иглой чувствует при сканировании мембраны на высоте всего нескольких нанометров от ее поверхности, исследователям удалось наблюдать степень вогнутости-выгнутости мембраны (рис.  6c–e) при изменении давления до нескольких атмосфер.

После этого мембрана была использована в роли миниатюрного барабана для измерения частоты ее вибраций при изменении давления. Было установлено, что гелий остается в микрокамере даже при высоком давлении. Однако поскольку графен, использованный в эксперименте, был не идеален (имел дефекты кристаллической структуры), то газ понемногу просачивался через мембрану. В течение всего эксперимента, который продолжался более 70 часов, наблюдалось неуклонное уменьшение натяжения мембраны (рис. 6e).

Авторы исследования указывают, что подобные мембраны могут иметь самые разнообразные применения — например, использоваться для изучения биологических материалов, помещенных в раствор. Для этого будет достаточно накрыть такой материал графеном и изучать его сквозь прозрачную мембрану микроскопом, не опасаясь за утечку или испарение раствора, поддерживающего жизнедеятельность организма. Также можно сделать проколы атомного размера в мембране и затем наблюдать, изучая диффузионные процессы, как отдельные атомы или ионы проходят сквозь отверстие. Но самое главное — исследование ученых из Корнелловского университета еще на шаг приблизило науку к созданию одноатомных сенсоров.

Стремительный рост количества исследований на графене показывает, что это действительно очень перспективный материал для широкого круга применений, но до воплощения их в жизнь еще следует построить немало теорий и провести не один десяток экспериментов.

Источники:
1) Xiaolin Li et al. Highly conducting graphene sheets and Langmuir–Blodgett films // Nature Nanotech (2008). V. 3. P. 538–542.
2) Yenny Hernandez et al. High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite // Nature Nanotech (2008). V. 3. P. 563–568.
3) Jannik C. Meyer et al. Direct Imaging of Lattice Atoms and Topological Defects in Graphene Membranes // NanoLetters (2008), doi: 10.1021/nl801386m.
4) Andre K. Geim, Philip Kim. Carbon Wonderland // Scientific American (2008). No. 4. P. 90–97. См. также по-русски: Андре Гейм и Филип Ким «Углерод — страна чудес» // «В мире науки» № 7, 2008.
5) J. Scott Bunch et al. Impermeable Atomic Membranes from Graphene Sheets (доступен полный текст) // NanoLetters. V. 8. No. 8. P. 2458–2462 (2008).

Александр Самардак

Что такое графен и как он изменит нашу жизнь?

Фото: BONNINSTUDIO / Shutterstock

Вокруг графена образовалось немало хайпа — и среди ученых, и среди бизнеса. Но графен так и не стал нашей повседневной реальностью. Почему? Разбираемся вместе с автором YouTube-канала «Индустрия 4.0» Николаем Дубининым

Впервые о графене заговорили в 2004 году, когда Андрей Гейм и Константин Новоселов — британские ученые российского происхождения — опубликовали статью в журнале Science [1]. В ней говорилось о новом материале, который получили с помощью обычного карандаша и скотча. Ученые просто снимали клейкой лентой слой за слоем, пока не дошли до самого тонкого — в один атом. В 2010-м за это их наградили Нобелевской премией. С тех прошло уже десять лет.

Как графен меняет нашу жизнь?

  1. Что такое графен

  2. Миф о токсичности

  3. Где используют графен

  4. Применение в будущем

  5. Графеновый бум

  6. Препятствия для развития

  7. Что почитать о графене

Что такое графен и чем он так уникален?

Углерод — это материал, состоящий из кристаллической решетки, которую образуют шестиугольники атомов. Графен — это один слой решетки толщиной в 1 атом.

Отсюда — его первое уникальное свойство: самый тонкий.

  • Графен в 60 раз тоньше мельчайшего из вирусов.

  • В 3 тыс. раз тоньше бактерии.

  • В 300 тыс. раз тоньше листа бумаги.

Так выглядит структура углерода. Если отделить один из слоев — получим графен

Такую структуру графен приобретает за счет sp2-гибридизации. Дело в том, что на внешней оболочке атома углерода расположены четыре электрона. При sp2-гибридизации три из них вступают в связь с соседними атомами, а четвертый находится в состоянии, которое образовывает энергетические зоны. В результате графен еще и прекрасно проводит электрический ток.

Графен обладает хорошей теплопроводностью, гибкостью и упругостью, он на 97% прозрачный. При этом, графен — самый прочный из известных материалов: прочнее стали и алмаза.

Наглядная графика о свойствах графена

Миф о токсичности графена

Влияние графена на человеческий организм до конца не изучено, но и токсичность графена никто не доказал. Единственную опасность представляет графен, который получают путем размешивания графита или углерода в воде: попадая в клетку, такие мельчайшие частицы действительно могут ее убить [2].

Однако сейчас в биоэлектронике используют другой способ получения графена — путем химического осаждения из газовой фазы. Частицы получаются достаточно крупными. Потом их закрепляют на подложке, и проникнуть сквозь клеточную мембрану они уже не могут.

Где уже используют графен?

Сейчас графен успешно применяют в электронике. Самый массовый продукт — это пауэрбанк [3]: производители обещают, что сам он заряжается за 20 минут, а топовый смартфон заряжает наполовину за полчаса.

Существуют также графеновые куртки и платья. Последние, в частности, оснащены светодиодами [4], которые реагируют на дыхание и температуру тела, меняя цвет.

Теннисные ракетки с графеном весят до 300 грамм меньше, чем обычные, при той же силе удара.

Наконец, машинное масло с графеном призвано снизить износ двигателя.

Где можно применять графен в будущем?

Есть и еще одно свойство графена: он биосовместим, то есть взаимодействует с живыми клетками. Ученые обещают, что материал поможет диагностировать и лечить рак [5]. Это делают с помощью чипа с графеном, который придает повышенную чувствительность. На поверхность чипа высаживают раковые клетки и тестируют на них различные лекарства.

Такие чипы можно использовать и для тестирования других лекарств, а также — определения биомаркеров: иммуноглобулина, ДНК, нейрональных биорецепторов.

Из графена также планируют делать дешевые солнечные батареи, опресняющие устройства для морской воды, гибкие дисплеи, сверхпрочные бронежилеты, сверхчувствительные микропроцессоры, элементы для беспилотников и космических ракет, телефоны с бесконечной зарядкой и умную одежду.

Для России самым перспективным применением графена могут стать нефте- и газодобыча. На основе графена делают жидкости, которые позволят управлять толщиной и свойствами фильтрационной корки буровых растворов. А еще можно делать полимерные трубы и покрытия для нефте- и газопроводов с применением графена.

Графеновый бум

За 7 лет после вручения премии вышло больше 130 тыс. научных работ, посвященных графену и его свойствам. Доля таких исследований среди всех остальных выросла с 0,2% в 2010 году до 1% в 2016-м.

Профессор Катарина Паукнер в Будапеште, 2016 год

Исследователь Прабхурадж Балакришнан в Лондоне, 2017 год

Доктор Хан Лин в Мельбурне, 2019 год

Всего в мире зарегистрировано более 50 тыс. патентных заявок с упоминанием графена. Больше половины из них принадлежит Китаю, следом идут Южная Корея, США, Япония и Тайвань.

В Китае исследованиями занимаются государственные вузы. В 2013 году здесь создали Инновационный альянс графеновой промышленности, который пророчит Китаю в этой сфере долю в 80% от общемировой.

В остальных странах в графен активно вкладываются коммерческие компании. В Евросоюзе за это отвечает проект Graphene Flagship с инвестициями в €1 млрд [7]. В США — Национальная графеновая ассоциация, в консультативный совет которой входят представители Apple, IBM и Cisco.

В графене заинтересованы гиганты аэрокосмической отрасли: Boeing, Lockheed Martin, Airbus и Thales. Они рассчитывают, что новые материалы позволят им в разы снизить расход топлива — как композиты, которые экономят до 30% горючего в Boeing 787. Электронные корпорации включились в графеновую гонку в надежде, что это принесет им лидерство на рынке смартфонов и аксессуаров к ним.

Среди них — Samsung [8]: компания уже скупила десятки патентов, которых хватит на целую линейку продуктов с графеном. В частности, она представила новый тип аккумуляторов, которые можно будет заряжать за рекордные 12 минут. Такие появятся в новых смартфонах бренда не позднее 2021-го года. Их главный конкурент — Apple — запатентовала акустические диафрагмы с графеном для использования в устройствах следующих поколений. И это, судя по всему — только начало.

В России тоже занимаются изучением графена и даже патентуют электронные устройства на его основе — на базе в Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ. Двое ученых-выпускников этого вуза — гендиректор ведущего производителя Graphene 3D Lab Inc. Елена Полякова и профессор Свободного университета Берлина Кирилл Болотин — входят в ту самую американскую ассоциацию.

Почему же графен до сих пор не изменил нашу жизнь?

Во-первых, он все еще очень дорогой. При этом пока нельзя однозначно посчитать, сколько его нужно и для каких целей. Для этого материала нет единой шкалы измерения, так как он может иметь разную структуру — в зависимости от способа получения.

  • 1 грамм чистого графена, который используют в электронике, стоит около $28 млрд.

  • 1 грамм графена, смешанного с пылью — около $1 тыс.

Во-вторых, массовое производство графена пока не налажено, потому что нет технологий, которые бы позволили бы это: например, сложные электронные устройства с графеном делают вручную. Для графена нужна какая-то подложка — например, кварцевая — которая и определяет свойства конечного продукта. При этом пока еще не совсем понятно, какие именно это должны быть свойства.

Что еще почитать и посмотреть о графене

  • Как графен, перовскит и наноботы изменят будущее. Блог Питера Диамандиса

  • «Ведомости» — о том, кто занимается графеном в России и в мире и почему это важно

  • Forbes — о том, кто участвует в мировой битве за графен

  • «Постнаука» — о том, как применяют графен в медицине

  • Verge — о том, почему графен еще не изменил мир (ENG)

  • ScienceDirect — о прошлом, настоящем и будущем графена (ENG)

  • Исследователи Моника Кракуин и Димитар Димов о графене — материале XXI века (ENG)

Как сделать листы графена из графитовых чешуек и целлофановой ленты « Научные эксперименты :: WonderHowTo

Андрей Гейм и Константин Новоселов из Манчестерского университета только что получили Нобелевскую премию по физике за работу с графеном. Они нашли способ изолировать графен от графита (углерода в графите карандаша) и отличить его поведение, которое обладает огромным потенциалом для будущих технологий.

Графен состоит из листов атомов углерода в гексагональном порядке, и Гейм и Новоселов изолировали графен с помощью шокирующе простого метода — скотча. Они сняли слои кристаллов графита с помощью скотча, из которого затем можно было создать тонкие листы графена.

Чтобы отпраздновать это достижение, сотрудники Ozyilmaz Group Graphene Research выпустили небольшое учебное пособие по методу производства графена с помощью скотча.

Возьмите полоску целлофановой ленты (скотча) и аккуратно положите ее липкой стороной вверх на ровную поверхность. Затем возьмите чистый металлический пинцет и вытащите тонкую графитовую чешуйку. Аккуратно поместите графитовую чешуйку на целлофановую ленту. Затем согните ленту по краю графитовой чешуйки, затем аккуратно отделите ее и повторите этот шаг несколько раз, пока на целлофановой ленте не останется почти прозрачная область. Теперь перенесите графеновую целлофановую ленту на чистую кремниевую пластину. Используйте пластиковый пинцет, чтобы аккуратно потереть ленту там, где потенциально может быть графен. Медленно снимите ленту, чтобы не сломать ни один из потенциальных графеновых листов. Используйте оптический микроскоп, чтобы найти и рассмотреть графен. Графен появляется на экране в виде фиолетового пятна, либо в виде отдельных пятен, либо в виде многослойных пятен.

Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы посмотреть это видео.

Хотите освоить Microsoft Excel и поднять перспективы работы на дому на новый уровень? Начните свою карьеру с нашего учебного комплекта Microsoft Excel Premium от А до Я в новом магазине Gadget Hacks Shop и получите пожизненный доступ к более чем 40 часам базовых и продвинутых инструкций по функциям, формулам, инструментам и многому другому.

Купить сейчас (скидка 97%) >

Другие выгодные предложения:

  • Скидка 97 % на The Ultimate White Hat Hacker Certification Bundle 2021
  • Скидка 98 % на комплект Accounting Mastery Bootcamp 2021
  • Скидка 99 % на The All-in-One Data Scientist Mega Bundle 2021
  • Скидка 59 %: XSplit Lifetime Подписка (Windows)
  • Скидка 98 % на пакет сертификации Premium Learn To Code 2021
  • Скидка 62 % Программное обеспечение MindMaster Mind Mapping: бессрочная лицензия
  • Скидка 41 %0006
  • Горячий
  • Последние

бытовой химии — Могу ли я сделать свой собственный графен дома на кухне?

спросил

Изменено
7 лет, 5 месяцев назад

Просмотрено
6к раз

$\begingroup$

Графен — это круто. Могу ли я сделать некоторые? Что мне нужно? Возможно ли вообще производить его в больших количествах?

  • бытовая химия
  • домашний эксперимент
  • углерод-аллотропы

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Существует несколько способов получения графена в домашних условиях.

Существует классический метод клейкой ленты, который впервые был использован исследователями из Манчестерского университета в Великобритании и принес им Нобелевскую премию по физике в 2010 году. бумагу, используя карандаш, а затем с помощью клейкой ленты осторожно удалите слой графита с бумаги. Затем используйте другой кусок ленты, чтобы удалить более тонкий слой графита с первого куска ленты. Повторяйте это, пока не получите слой графита толщиной всего в несколько атомов (или, надеюсь, всего в один).

Другой метод, открытый совсем недавно, состоит в том, чтобы поместить порошкообразный графит в блендер вместе с поверхностно-активным веществом, чтобы предотвратить слипание частиц графита. [2] Вы можете сделать это дома, купив высокоскоростной кухонный блендер и добавив воду, жидкость для мытья посуды и порошкообразный графит из карандашного грифеля. Вы хотите продолжать смешивание, пока не получите взвесь очень мелких частиц в жидкости. К сожалению, метод не особенно точен. Количество требуемой жидкости для мытья посуды зависит от качества графита, которое трудно оценить без дорогостоящего аналитического оборудования, и все, что у вас остается в конце, — это жидкость, полная крошечных хлопьев (надеюсь) графена и куча более крупные частицы, которые вам не удалось полностью смешать до толщины в один атом. [3]

Самый интересный способ получения графена в домашних условиях, хотя и требующий немного больше усилий, чем некоторые другие, включает использование воды и n -гептана для создания тонкого слоя графена на границе раздела два растворителя. [4] Вы можете довольно легко купить гептан у поставщиков химикатов, также рекомендуется использовать дистиллированную воду, чтобы получить лучший результат. Самая дорогая часть — это ультразвуковая ванна, которая требуется для отшелушивания графита (попробуйте купить подержанную в Интернете). Смешайте два растворителя в соотношении 1:1 в гидрофобном контейнере, таком как полиэтиленовый флакон, а затем добавьте порошкообразный графит. Когда смесь помещают в ультразвуковую ванну и некоторое время обрабатывают ультразвуком, графит отслаивается и накапливается в виде хлопьев графена на границе раздела гептан-вода. Если вы поместите гидрофильную поверхность, такую ​​как предметное стекло, в интерфейс, графен поднимется вверх по предметному стеклу и образует слой, прикрепленный к предметному стеклу, который затем можно удалить, получив предметное стекло, покрытое графеном.

Ссылки:

[1]http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2010/press.html

[2]http://www.nature.com/nmat/journal /v13/n6/full/nmat3944.html

[3] https://www.newscientist.com/article/dn25442-make-graphene-in-your-kitchen-with-soap-and-a-blender/

[4] http://www. researchgate.net/publication/251567939_Conductive_Thin_Films_of_Pristine_Graphene_by_Solvent_Interface_Trapping

$\endgroup$

$\begingroup$

Я погуглил фразу «Как сделать графен» и получил этот результат, который содержит раздел о том, как сделать это дома.

Однозначный ответ: да, можете. Ниже приведены выдержки из связанной страницы.

(1) Первый метод «сделай сам» состоит в том, чтобы с помощью графитового карандаша нанести толстый слой графита на бумагу. Затем обычной липкой лентой снимите с бумаги слой графита. Используйте другой кусок липкой ленты, чтобы удалить слой графита с первой липкой ленты. Затем используйте третий кусок неиспользованной липкой ленты, чтобы удалить слой со второго куска липкой ленты, и так далее. В конце концов слои графита будут становиться все тоньше и тоньше, и вы получите графен, который в строгом смысле является однослойным графитом, двухслойным или малослойным графитом (который в некоторых случаях действует почти как графен). Несмотря на то, что этот способ изготовления графена является лишь проверкой концепции, метод липкой ленты работает. Это требует терпения и времени, но это метод «сделай сам», который манчестерская группа использовала в 2004 году. И помните, они на самом деле получили Нобелевскую премию за свою работу, так что не нужно возиться с липкой лентой!

(2) Отшелушивание сдвигом в жидкостях начинается с высыпания порошкообразного кристалла в жидкость, а затем с помощью смесителя сдвига для отделения (отшелушивания) слоев материала от кристалла. Жидкость, используемая в таких процессах, выбирается таким образом, чтобы мелкие частицы графена не слипались, и в результате получается жидкая суспензия графена. Затем суспензию можно высушить, чтобы получить графеновые нанохлопья, или ее можно использовать непосредственно в более поздних технологических процессах, таких как изготовление графеновых покрытий и других.
Итак, как сделать графен дома, используя этот метод? Ну, вы можете заменить смеситель с ножницами кухонным блендером (поскольку перемешивание ножницами — это модное слово для высокотехнологичного смешивания), а вместо специальных жидкостей вы можете использовать воду и моющее средство для посуды. Моющее средство добавляется, чтобы частицы не слипались, и действует как поверхностно-активное вещество. Отличным источником графитового порошка являются графитовые карандаши. Просто измельчите несколько грифелей карандаша и добавьте порошок в раствор моющего средства, а затем перемешайте некоторое время. Если у вас нет доступа к специальным микроскопам и другому оборудованию, вы, вероятно, не сможете подтвердить наличие графена в растворе моющего средства, но есть быстрое эмпирическое правило, которое вы можете использовать для оценки размера частиц. Вообще говоря, если частицы графена слишком велики, они опустятся на дно сосуда, а если они меньше, они всплывут наверх. Наночастицы настолько малы, что они будут взвешены в толще воды, и это то, к чему вы стремитесь, если хотите создать графен. После того, как вы сделаете достаточно частиц графена, вы можете отфильтровать суспензию и оставить ее сохнуть.

(3) Если вы нальете нерастворимую в воде жидкость в воду, она либо будет плавать поверх воды, либо вода будет плавать поверх нее, в зависимости от того, тяжелее (плотнее) или легче добавленная жидкость. (менее плотный), чем вода. Типичный пример — нефть, плавающая поверх воды. Одна группа ученых обнаружила, что вы можете получить графен, налив два растворителя, которые не смешиваются друг с другом, такие как гептан и вода, в стакан, добавив тонко измельченный графитовый порошок и поместив его в ванну для обработки ультразвуком. Вы можете купить гептан в большинстве магазинов химикатов, вода легкодоступна (рекомендуется использовать дистиллированную воду), а графитовые палочки можно легко приобрести в художественных магазинах. Нужна ультразвуковая ванна, но такие не редкость на ebay и им подобных. Полученный графен имеет толщину от одного до четырех слоев и химически стабилен. Его можно извлечь и нанести на чистую стеклянную пластину или любую другую подложку. Идея состоит в том, чтобы смешать мелкоизмельченный графит с водой и гептаном (соотношение воды и гептана 1:1) и некоторое время обработать его ультразвуком. Далее происходит то, что чешуйки графита отслаиваются на границе раздела воды и гептана, и графен фактически начинает «карабкаться» вверх по стеклянным стенкам флакона. Если через интерфейс ввести гидрофильную подложку, такую ​​как предметное стекло, тонкая пленка графена также будет подниматься по стенкам предметного стекла. Затем предметное стекло можно извлечь, и после высыхания у вас останется стекло с графеновым покрытием. Если использовать полиэтиленовый флакон, то полученный графен не будет взбираться по стенкам флакона, но его все же можно извлечь предметным стеклом или другим гидрофильным материалом. Графен осаждается в виде тонкой пленки на обеих сторонах стеклянной пластины, и его небольшие светопоглощающие свойства можно увидеть, глядя сквозь него (графен поглощает около 2,3% видимого света). Объяснение этого процесса состоит в том, что графен самостоятельно собирается из мелких отслоившихся чешуек на границе раздела воды и гептана, потому что поверхностное натяжение графена (54,8 мН/м) почти находится между поверхностным натяжением воды (72,9 мН/м).мН/м) и гептан (20,1 мН/м). Толщина графеновой пленки ограничена капиллярными силами на границе раздела, и лишний графен просто упадет на дно флакона.