General   | History   | Contacts   | Site Map   | Site Search   | Web Mail   | Internal Pages   |   English Czech

2012-05-21 - RESULTS - V├Żzkum grafenu p┼Öin├í┼í├ş dal┼í├ş odhalen├ş

T┼Öi objevy z ├Üstavu fyzik├íln├ş chemie J. Heyrovsk├ęho AV ─îR

Viditeln├ę stopy ve v├Żzkumu jednoho z nejnad─Ťjn─Ťj┼í├şch materi├íl┼» pro budoucnost ÔÇô grafenu ÔÇô zanechali v─Ťdci z odd─Ťlen├ş elektrochemick├Żch materi├íl┼» ├Üstavu fyzik├íln├ş chemie J. Heyrovsk├ęho AV ─îR. Na jeho unik├ítn├ş vlastnosti, jako jsou extr├ęmn├ş mechanick├í pevnost, tepeln├í ─Źi elektrick├í vodivost a z├írove┼ł optick├í propustnost, se zam─Ť┼Öuj├ş badatel├ę okolo prof. Ladislava Kavana, dr. Martina Kalb├í─Źe a dr. Otakara Franka. Nov├ę poznatky byly publikov├íny ve t┼Öech odborn├Żch stat├şch presti┼żn├şho mezin├írodn├şho ─Źasopisu Nano Letters. Vyu┼żity mohou b├Żt nap┼Ö. p┼Öi v├Żrob─Ť nov├ę generace sol├írn├şch ─Źl├ínk┼» a tranzistor┼».


graphene.jpg

Nasazen├ş grafenu v barvivem senzitizovan├Żch sol├írn├şch ─Źl├ínc├şch m├şsto platiny ukazuje pr├íce prof. Kavana, vznikl├í ve spolupr├íci se skupinou prof. Michaela Gr├Ątzela z Ecole Polytechnique v Lausanne. Grafenov├ę nanodesti─Źky ve form─Ť opticky transparentn├şho filmu vykazuj├ş vynikaj├şc├ş elektrokatalytick├ę vlastnosti pro redox medi├ítory na b├ízi kobaltu. V tomto p┼Ö├şpad─Ť grafen jednozna─Źn─Ť p┼Öekon├ív├í platinu jako katalyz├ítor. Tento objev m├í z┼Öejmou aplikaci pro novou generaci barvivem sensibilizovan├Żch a kobaltem mediovan├Żch sol├írn├şch ─Źl├ínk┼», u kter├Żch badatel├ę prok├ízali rekordn├ş ├║─Źinnost konverze sol├írn├ş energie p┼Öes 12 %! ─îl├ínek s grafenovou katodou p┼Öekon├ív├í vlastnosti ─Źl├ínku s platinovou katodou zejm├ęna ve faktorech zapln─Ťn├ş a v ├║─Źinnosti p┼Öi vysok├ę intenzit─Ť osv─Ťtlen├ş.

Dal┼í├ş z nad─Ťjn├Żch aplikac├ş grafenu je nahrazen├ş k┼Öem├şku v logick├Żch obvodech. Teprve ned├ívno zve┼Öejn─Ťn├Ż koncept tzv. BISFET tranzistoru (bilayer pseudospin field-effect transistor) by mohl b├Żt realizov├ín pr├ív─Ť grafenem, p┼Öesn─Ťji ┼Öe─Źeno jeho dv─Ťma vrstvami, kter├ę by ale byly uspo┼Ö├íd├íny nad sebou tak, aby jejich vz├íjemn├í interakce byla minim├íln├ş. Takov├Ż tranzistor by pak m─Ťl a┼ż tis├şcin├ísobn─Ť ni┼ż┼í├ş spot┼Öebu energie ne┼ż ty sou─Źasn├ę konven─Źn├ş na b├ízi k┼Öem├şku. Tento koncept je v┼íak st├íle je┼ít─Ť pouze teoretick├Ż a p┼Öedstavuje velkou v├Żzvu pro v├Żzkum. Jedn├şm ze z├ísadn├şch krok┼» je zde pochopen├ş proces┼» p┼Öi dopov├ín├ş grafenu (v tomto p┼Ö├şpad─Ť inzerci ─Źi extrakci elektron┼») a p┼Öi p┼Öenosu n├íboje mezi jeho vrstvami. Pr├ív─Ť touto problematikou se zab├Żv├í pr├íce dr. Kalb├í─Źe, kter├Ż pomoc├ş Ramanovy spektroskopie studoval elektrochemick├ę dopov├ín├ş dvouvrstv├ęho grafenu s vyu┼żit├şm izotopick├ęho zna─Źen├ş uhl├şku v jednotliv├Żch vrstv├ích. Tato jedine─Źn├í metoda pak p┼Öinesla neo─Źek├ívan├Ż z├ív─Ťr, ┼że elektrochemick├ę dopov├ín├ş obou vrstev prob├şh├í obdobn─Ť, co┼ż se li┼í├ş od chov├ín├ş analogick├ęho syst├ęmu, tj. dvoust─Ťnn├Żch uhl├şkov├Żch nanotub. Krom─Ť toho bylo rovn─Ť┼ż zji┼ít─Ťno, ┼że dopov├ín├ş m┼»┼że v├ęst ke zmen┼íen├ş interakce mezi vrstvami, a t├şm by mohlo b├Żt u┼żite─Źn├Żm n├ístrojem pro modifikaci vlastnost├ş grafenov├Żch dvouvrstev, nap┼Ö. pr├ív─Ť v tranzistorech BISFET. Na v├Żzkumu se pod├şleli i badatel├ę z Massachusettsk├ęho Technologick├ęho Institutu v Bostonu.

Dvouvrstv├Żm grafenem, tentokr├ít ov┼íem s periodick├Żm AB uspo┼Ö├íd├ín├şm, a jeho mechanick├Żmi vlastnostmi, se zab├Żv├í pr├íce dr. Franka. V tomto p┼Ö├şpad─Ť, krom─Ť fundament├íln├şho popisu chov├ín├ş takov├ęho materi├ílu p┼Öi jednoos├ęm tahu, bylo jedn├şm z c├şl┼» pr├íce prov─Ť┼Öit mo┼żnost otev┼Öen├ş zak├ízan├ęho p├ísu v jinak perfektn─Ť vodiv├ęm grafenu pomoc├ş mechanick├ęho nam├íh├ín├ş. Dosavadn├ş teoretick├ę ├║vahy tuto mo┼żnost p┼Öedkl├ídaly jako t├ęm─Ť┼Ö jistou, nicm├ęn─Ť prakticky takov├Ż pokus je┼ít─Ť realizov├ín nebyl. Zm├şn─Ťn├í pr├íce, je┼ż vznikla mimo jin├ę ve spolupr├íci s t├Żmem prof. Konstantina Novoselova, nositele Nobelovy ceny za objev grafenu, ukazuje mo┼żnost otev┼Öen├ş zak├ízan├ęho p├ísu nerovnom─Ťrn├Żm nam├íh├ín├şm obou vrstev, kdy v ur─Źit├Żch definovan├Żch momentech dojde k nepatrn├ęmu poru┼íen├ş jinak perfektn├ş symetrie AB grafenu. To pak vede k nepatrn├ę, ale z├ísadn├ş zm─Ťn─Ť elektronov├ę struktury, analogicky k nerovnom─Ťrn├ęmu nab├şjen├ş dvou vrstev, pomoc├ş n─Ťho┼ż bylo otev├şr├ín├ş zak├ízan├ęho p├ísu prok├íz├íno ji┼ż d┼Ö├şve. Uveden├Ż postup pomoc├ş mechanick├ęho nap─Ťt├ş by ov┼íem mohl b├Żt realizov├ín snadn─Ťji, nap┼Ö├şklad kombinac├ş spr├ívn─Ť upraven├ęho substr├ítu na spodn├ş stran─Ť a elektrod na svrchn├ş vrstv─Ť. Dr. Frank byl p┼Öed n─Ťkolika dny ocen─Ťn Cenou U─Źen├ę spole─Źnosti pro mlad├ę v─Ťdeck├ę pracovn├şky pr├ív─Ť za fundament├íln├ş studium mechanick├ę deformace grafenu.

Publikovan├ę pr├íce:
Kavan, L.; Yum, J.H.; Graetzel, M.: Graphene Nanoplatelets Outperforming Platinum as the Electrocatalyst in Co-Bipyridine-Mediated Dye-Sensitized Solar Cells. Nano Letters 11(12), 5501-5506 (2011), viz http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl203329c

Kalbac, M.; Farhat H.; Kong J.; Janda P.; Kavan L.; Dresselhaus M.S.: Raman Spectroscopy and in Situ Raman Spectroelectrochemistry of Bilayer 12C/13C Graphene. Nano Letters 11(5), 1957-1963 (2011), viz http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl2001956

Frank, O.; Bouša, M.; Riaz, I.; Jalil, R.; Novoselov, K. S.; Tsoukleri, G.; Parthenios, J.; Kavan, L.; Papagelis, K.; Galiotis, C.: Phonon and structural changes in deformed Bernal stacked bilayer graphene. Nano Letters 12(2), 687-693 (2012), viz http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl203565p


DSSC_graphene_scheme_final_1.jpg


Kontakty:
prof. RNDr. Ladislav Kavan, DSc., Mgr. Otakar Frank, Ph.D., RNDr. Martin Kalb├í─Ź, Ph.D., ├Üstav fyzik├íln├ş chemie J. Heyrovsk├ęho AV ─îR, v. v. i., tel.: 266 053 446, e-mail: ladislav.kavanatjh-inst.cas.cz; otakar.frankatjh-inst.cas.cz; martin.kalbacatjh-inst.cas.cz. V├şce informac├ş o v├Żzkumu t├Żmu - http://www.nanocarbon.cz

TZ p┼Öipravily: ├Üstav fyzik├íln├ş chemie J. Heyrovsk├ęho AV ─îR a Odbor medi├íln├ş komunikace Kancel├í┼Öe AV ─îR


General   | History   | Contacts   | Site Map   | Site Search   | Web Mail   | Internal Pages   |
Webdesign 2007-2017 Hana Francova TOPlist

NAVRCHOLU.cz