Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Διαγνωστικά της ποιότητας του γραφένιου και της χωρικής απεικόνισης των κέντρων αντιδραστικότητας στην επιφάνεια του άνθρακα

Anonim

Μια βολική διαδικασία για την απεικόνιση των ελαττωμάτων σε στρώματα γραφένιο με χαρτογράφηση της επιφάνειας των υλικών άνθρακα με έναν κατάλληλο παράγοντα αντίθεσης εισήχθη από μια ομάδα ερευνητών από το Ινστιτούτο Οργανικής Χημείας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (Μόσχα) Zelinsky που συμμετείχε σε διεθνές συνεργατικό έργο. Η εξελιγμένη διαδικασία απεικόνισης (τομογραφίας) αποκάλυψε οργανωμένα πρότυπα ελαττωμάτων σε μεγάλες περιοχές επιφανειών άνθρακα. Αρκετοί τύποι ελαττωμάτων στην επιφάνεια του άνθρακα μπορούν να "παγιδευτούν" και να καταγραφούν στην μικροσκοπική εικόνα μέσα σε λίγα λεπτά. Το άρθρο που περιγράφει την έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Chemical Science, περιοδικό της Royal Society of Chemistry.

διαφήμιση


Το γραφένιο και τα σχετικά 2D υλικά αναμένεται να γίνουν οι ενώσεις του αιώνα. Δεν είναι περίεργο - το graphene είναι εξαιρετικά λεπτό και ισχυρό, καθώς διαθέτει εξαιρετικά ηλεκτρικά και θερμικά χαρακτηριστικά. Η επίδραση του υλικού με τέτοιες μοναδικές ιδιότητες μπορεί να είναι πραγματικά εντυπωσιακή. Οι επιστήμονες προβλέπουν την επικείμενη εμφάνιση νέων βιοϊατρικών εφαρμογών, νέας γενιάς έξυπνων υλικών, εξαιρετικά αποδοτική μετατροπή φωτός και φωτοκατάλυση ενισχυμένη με γραφένιο. Ωστόσο, το εμπόδιο είναι ότι πολλές μοναδικές ιδιότητες και δυνατότητες σχετίζονται μόνο με τέλειο γραφένιο με ελεγχόμενο αριθμό ελαττωμάτων. Εντούτοις, στην πραγματικότητα η ιδανική επιφάνεια εχόντων ελάττωμα graphene είναι δύσκολο να παρασκευαστεί και τα ελαττώματα μπορεί να έχουν διάφορα μεγέθη και σχήματα. Επιπλέον, η δυναμική συμπεριφορά και οι διακυμάνσεις καθιστούν τα ελαττώματα δύσκολα εντοπισμένα. Η διαδικασία ανίχνευσης μεγάλων επιφανειών φύλλων γραφενίου προκειμένου να εντοπιστούν οι θέσεις των ελαττωμάτων και να εκτιμηθεί η ποιότητα του υλικού είναι μια χρονοβόρα εργασία. Ας μη δούμε απλώς την έλλειψη απλών άμεσων μεθόδων για τη σύλληψη και την απεικόνιση ελαττωμάτων στην επιφάνεια του άνθρακα.

Το κοινό ερευνητικό έργο που διεξήγαγε ο Ananikov και οι συνεργάτες του αποκάλυψαν ένα συγκεκριμένο σύμπλοκο συμπλοκοποιημένου συμπλόκου παλλαδίου - το οποίο συνδέεται επιλεκτικά σε περιοχές με ελαττώματα στην επιφάνεια των υλικών άνθρακα. Η σύνδεση Pd οδηγεί στο σχηματισμό νανοσωματιδίων, τα οποία μπορούν εύκολα να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο ηλεκτρονίων ρουτίνας. Όσο πιο δραστικό είναι το κέντρο άνθρακα, τόσο ισχυρότερη είναι η δέσμευση του παράγοντα αντίθεσης στη διαδικασία απεικόνισης. Έτσι, τα κέντρα αντιδραστικότητας και οι θέσεις ελαττώματος σε μια επιφάνεια άνθρακα χαρτογραφήθηκαν σε τρισδιάστατο χώρο με υψηλή ανάλυση και εξαιρετική αντίθεση χρησιμοποιώντας μια εύχρηστη διαδικασία απεικόνισης νανοκλίμακας. Η αναπτυχθείσα διαδικασία διέκρινε τα ελαττώματα του άνθρακα όχι μόνο λόγω της διαφοράς στη μορφολογία τους, αλλά και λόγω της ποικίλης χημικής αντιδραστικότητας. Επομένως, αυτή η προσέγγιση απεικόνισης καθιστά δυνατή την οπτική απεικόνιση της χημικής αντιδραστικότητας με χωρική ανάλυση.

Η χαρτογράφηση κέντρων αντιδραστικότητας άνθρακα με "δείκτες Pd" έδωσε μοναδική εικόνα της αντιδραστικότητας των στρωμάτων γραφένιου. Όπως αποκαλύφθηκε στη μελέτη, περισσότερα από 2000 αντιδραστικά κέντρα μπορούν να εντοπιστούν ανά 1 μm2 της επιφάνειας του κανονικού ανθρακούχου υλικού. Η μελέτη επεσήμανε τη χωρική πολυπλοκότητα του ανθρακούχου υλικού στη νανοκλίμακα. Η χαρτογράφηση της πυκνότητας των επιφανειακών ελαττωμάτων έδειξε σημαντικές κλίσεις και παραλλαγές σε όλη την έκταση της επιφάνειας, οι οποίες μπορούν να έχουν ένα είδος οργανωμένων δομών ελαττωμάτων.

Η ιατρική εφαρμογή της απεικόνισης (τομογραφίας) για τη διάγνωση, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης αντιδραστηρίων για μεγαλύτερη ακρίβεια και ευκολότερη παρατήρηση, έχει αποδείξει τη χρησιμότητά της εδώ και πολλά χρόνια. Η παρούσα μελέτη επισημαίνει μια νέα δυνατότητα στις εφαρμογές της τομογραφίας να διαχειρίζονται διαγνωστικά υλικά σε ατομική κλίμακα.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Ινστιτούτο Οργανικής Χημείας, Ρωσική Ακαδημία Επιστημών . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. EO Pentsak, AS Kashin, MV Polynski, KO Kvashnina, Ρ. Glatzel, VP Ananikov. Χωρική απεικόνιση κέντρων αντιδραστικότητας άνθρακα σε καταλυτικά συστήματα Pd / C. Chem. Sci., 2015; DOI: 10.1039 / c5sc00802f