Его отличает необычная двухслойная структура.
Исследователи из НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из США предложили новые двухслойные фотопереключаемые структуры на основе графена. Они сохраняют присущую графену высокую проводимость и подвижность электронов. До сих пор проводимость всех фотопереключаемых структур была заметно ниже. Соответствующая статья опубликована в Advanced Materials.
Ученые использовали специальное экспериментальное устройство, выполненное на кремниевой подложке и покрытое диоксидом кремния. На нем разместили два электрода, состоящие из хрома и золота. Между электродами закрепили пластинку графена (двумерного углерода, толщиной в один атом). При контакте азобензола (C6H5N=NC6H5) с графеном начинали возникать катионы диазониевых солей. Под действием ультрафиолетового излучения азобензол переходил от транс- к цис-форме.
Эти две формы отличаются между собой тем, что в цис-изомере два атома водорода из разных фенильных колец оказываются в одном и том же месте, что ведет к их отталкиванию. В итоге оно скручивает молекулы и разрушает единую систему общих π-орбиталей. В транс-изомере этого не происходит, поэтому образуется единая система из семи сопряженных π-связей. Как выяснили авторы статьи, цис и транс-изомеры по-разному влияют на электронные свойства графена. Транс-форма увеличивает его проводимость за счет допирования «дырками» (положительными зарядами), а в случае цис-формы этот процесс выражен гораздо слабее. Поэтому под действием ультрафиолетового излучения проводимость устройства падает, а под действием видимого света (который переводит цис-форму обратно в транс) — снова возрастает.
Фотопереключаемое графеновое устройство потенциально может быть использовано в системах передачи информации, а также в виде высокочувствительного сенсора. Что важно, в опытах было показано, что реакция на облучение сохраняется даже после множества циклов, а значит, ресурс таких систем потенциально довольно высок.
Новое устройство фактически является двухслойным: кроме базового графенового слоя есть и покрывающие его молекулы азобензола. За счет того, что первый (графеновый) слой в опыте не повреждался, он и показал высокую проводимость и подвижность электронов. Это выгодно отличает предложенную схему от ранее использованных другими научными группами монослойных, чисто графеновых систем.
