نانوساختارهای گرافن با لبه‌های زیگزاگ‌شکل به لطف خواص عالی الکترونیکی و مغناطیسی خود، نویدهای تکنولوژیکی زیادی را نشان می‌دهند. متأسفانه، لبه‌های بسیار واکنش‌پذیر این نانوروبان‌های گرافنی (GNR) به سرعت در معرض هوا تخریب می‌شوند و کاربرد عملی آنها را محدود می‌کنند. تیمی در اسپانیا و جمهوری چک اکنون دو استراتژی جدید برای محافظت از آنها ارائه کرده اند. این استراتژی‌ها را می‌توان به انواع دیگر نانوساختارهای مبتنی بر کربن از نظر تکنولوژیکی نیز تعمیم داد.
GNRS خاص است زیرا رفتار الکترون‌های آنها را می‌توان با تنظیم طول یا عرض نوارها، اصلاح ساختار لبه‌ها یا دوپ کردن آنها با اتم‌های غیرکربنی از فلز مانند به نیمه‌رسانا تنظیم کرد. همچنین می توان با استفاده از این تکنیک ها مواد را مغناطیسی کرد. تطبیق پذیری GNR ها آنها را به بلوک های سازنده امیدوارکننده برای کاربردهای متعدد، از جمله فناوری های کوانتومی تبدیل می کند.
مشکل این است که ویژگی‌های استثنایی GNR ها به وجود بخش‌های زیگزاگی شکل در امتداد لبه‌های آنها متکی است و این بخش‌ها (برخلاف لبه‌های صندلی شکل) در هوا ناپایدار هستند. این بدان معنی است که GNR ها باید در خلاء نگه داشته شوند و به کارگیری آنها در برنامه های دنیای واقعی دشوار است.
sp3 پیکربندی باعث افزایش پایداری هوا می شود
در کار جدید، سه گروه تحقیقاتی - به رهبری دیماس جی د اوتیزا از مرکز تحقیقات نانومواد و فناوری نانو (CINN) در ال انتروگو، اسپانیا؛ دیگو پنیا از جانب CiQUS, Universidade de Santiago de Compostelaو پاول یلینک در موسسه فیزیک، آکادمی علوم چک - نوارهای باریکی از نانوروبان‌های گرافن را با چگالی زیاد لبه‌های زیگزاگی‌شکل مطالعه کرد. آنها دریافتند که وقتی هیدروژنه می شوند، اتم های کربن موجود در نانوساختارها دوباره هیبرید می شوند و تبدیل به یک اسپری می شوند.3 پیکربندی، که پایداری آنها را در هوا افزایش می دهد. سازه ها را می توان به سادگی با گرم کردن آنها به حالت اولیه خود تبدیل کرد. از سوی دیگر، محققان دریافتند که می‌توانند نانوساختارها را با عملکردی کردن آنها با گروه‌های جانبی کتون، پایدار کنند. این شکل اکسید شده از مواد در برابر انواع مواد شیمیایی دیگر نیز پایدار است و می‌تواند با هیدروژناسیون و بازپخت در شرایط خلاء به شکل بکر تبدیل شود. در هر دو مورد، GNR های محافظت شده، خواص الکترونیکی نانوساختارهای بکر را حفظ می کنند.
اوتیزا می‌گوید: «استراتژی‌های حفاظتی ما به ما این امکان را می‌دهد که این مولکول‌ها را از محیط خلاء خنثی خارج کنیم، بدون اینکه آنها را تخریب کنیم. دنیای فیزیک. این تکنیک‌ها ممکن است به GNRهای مختلف و نانوساختارهای مبتنی بر کربن و همچنین گروه‌های عملکردی مختلف تعمیم داده شوند و به این مواد کربنی با لبه‌های زیگزاگ اجازه می‌دهند در کاربردهای مقیاس‌پذیر در دنیای واقعی استفاده شوند.
نانولوله‌های کربنی له شده، نانوروبان‌های صاف می‌سازند
با این حال، قبل از اینکه این امر ممکن شود، اوتیزا و همکارانش اذعان می کنند که چالش هایی وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد. Peña توضیح می دهد: «برای اولین بار، مراحل «حفاظت زدایی» همچنان نیازمند شرایط خلاء هستند. این بدان معناست که در حالی که می‌توانیم مولکول‌های مورد علاقه خود را در ساختارهای دستگاه مناسب برای کاربردهای مقیاس‌پذیر قرار دهیم، دستگاه‌ها همچنان باید در خلاء کار کنند.»
بنابراین یک مرحله اضافی مورد نیاز است، یعنی محافظت از ساختار کل دستگاه مبتنی بر GNR به گونه‌ای که بر شیمی مولکول تأثیری نداشته باشد. جلینک می گوید: «این یکی از چالش های اصلی است که باید با آن مقابله کنیم.
این مطالعه در شیمی طبیعت.
