Grafen slibuje využití v řadě aplikací – jeho chování při mechanickém namáhání pomáhá mapovat Ramanská spektroskopie

Jedinečné vlastnosti grafenu, ať už jeho extrémní pevnost (Youngův modul více než 1 TPa), téměř dokonalá elektrická vodivost či optická transparentnost, jej předurčují k využití v mnoha aplikacích. Navíc modifikací jeho elektronové struktury například pomocí vnějšího elektrického pole nebo mechanickým napětím, je možné do různé míry ovlivnit chování grafenu jako polovodiče a otevřít tak cestu k integrovaným obvodům založených výhradně na tomto nanomateriálu.

Spolupráce Otakara Franka a jeho kolegů z Oddělení elektrochemických materiálů Ústavu fyzikální chemie J.Heyrovského AV ČR s čerstvými nositeli Nobelovy ceny K. Novoselovem a A. Geimem z University v Manchesteru (viz společné publikace 1 a 2) se ubírá právě směrem poznání vlivu mechanického napětí na jedno- i vícevrstevný grafen pomocí Ramanské spektroskopie. Ta umožňuje monitorovat změny krystalové a elektronové struktury grafenu přímo v průběhu prováděného mechanického experimentu. Společně s vědci z řeckého Patrasu tak bylo například poprvé detailně popsáno chování grafenu při jednoosé kompresi [1]. Získané poznatky o grafenu byly použity k popisu mechanických vlastností uhlíkatých vláken [2], což by v blízké budoucnosti mohlo mimo jiné vést ke snadnému monitorování mechanického napětí v uhlíkatých kompozitech, které jsou v poslední době stále rozšířenější – například v konstrukci posledních modelů dopravních letadel Airbus 350 i Boeing 787 Dreamliner kompozity zaujímají přes 50% použitých materiálů.

Spolupráce pokračuje i nadále, v současnosti s cílem popsat chování dvouvrstvy grafenu, která má patrně ještě větší potenciál pro uplatnění v nanoelektronice.

[1] Frank O., Tsoukleri G., Parthenios J., Papagelis K., Riaz I., Jalil R., Novoselov K.S. and Galiotis C. (2010). Compression Behavior of Single-layer Graphenes. ACS Nano 4(6), 3131-3138 (article here).

2] Frank O., Tsoukleri G., Riaz I., Papagelis K., Parthenios J., Ferrari A.C., Geim A.K., Novoselov K.S. and Galiotis C. From Graphene to Carbon Fibres: Mechanical Deformation and Development of a Universal Stress Sensor. submitted (article here).

Kontakt:
Mgr. Otakar Frank, Ph.D., Oddělení elektrochemických materiálů, ÚFCH J. Heyrovského AV ČR, v.v.i., Dolejškova 2155/3, 182 23 Praha 8.