Исследователи из Университета Линчепинга в Швеции разрабатывают метод преобразования воды и диоксида углерода в возобновляемое топливо будущего, используя энергию солнца и графен. Благодаря ученым, процесс получения многослойного графена на поверхности кубического карбида кремния стал возможным.

Углерод, кислород и водород. Именно эти элементы вы получите, если разберете молекулы углекислого газа и воды на составные части. И именно из этих элементов состоят химические вещества, используемые для топлива, такие как этанол и метан. Возможность преобразования диоксида углерода и воды в возобновляемое топливо станет альтернативой топливу, получаемому добычей полезных ископаемых, а также позволит снизить выбросы углекислого газа в атмосферу. Джанву Сан (Jianwu Sun), старший преподаватель Университета Линчепинга, работает над способом реализации этой задачи.

В первую очередь ученым необходимо было разработать материалы, планируемые к использованию. Для начала исследователи улучшили метод производства кубического карбида кремния, который состоит из кремния и углерода. Кубическая форма позволяет поглощать солнечную энергию. Графен, тончайший из когда-либо производимых материалов, играет ключевую роль в этом проекте. Он хорошо проводит электрический ток, и это свойство полезно при преобразовании солнечной энергии в электричество. Ряд других уникальных свойств графена привлекает к нему внимание ученых со всего мира.

В последние несколько лет исследователи Университета Линчепинга усовершенствовали процесс выращивания графена с целью контроля его свойств.

«Довольно легко нарастить один слой графена на карбиде кремния. Однако, нарастить однородный графен из нескольких слоев – это крайне сложная задача. Нам удалось показать, что возможно получить однородный графен из четырех слоев, если проводить процесс выращивания в жестко контролируемых условиях», — объясняет Джанву Сан.




Одна из трудностей наращивания графена – это то, что поверхность становится неоднородной, когда различное количество слоев наращивается в различных положениях. Край, где заканчивается один слой, образует крошечную наномасштабную ступеньку. Накапливание таких ступенек в одном месте очень проблематично, поскольку несколько ступенек могут сформировать одну большую ступень. Исследователи нашли способ, как не допустить образования этих объединенных ступеней, выращивая графен в жестко контролируемых температурных условиях. Более того, ученые показали, что их метод делает возможным контроль количества наращиваемых слоев. Это первый важный шаг в развитии проекта, целью которого является получение топлива из воды и диоксида углерода.

Новая молекулярная структура железа может удешевить производство солнечной энергии

Свой метод ученые описали в статье журнале Nano Letters. Многослойный графен проявляет свойство сверхпроводника, проводя электрический ток с нулевым электрическим сопротивлением. Это свойство чрезвычайно нарастает, если слои располагаются специальным образом относительно друг друга. Сверхпроводящий многослойный графен также можно использовать для высокоскоростных поездов на магнитных подушках. Такой материал замечателен тем, что его не нужно охлаждать до крайне низких температур, как другие известных сверхпроводящие материалы, поэтому областей применения многослойного графена потенциально очень много.