Синтез монокристаллических гексагональных графеновых квантовых точек

Команда KAIST разработала новую стратегию синтеза монокристаллических графеновых квантовых точек, излучающих стабильный синий свет. Исследователи подтвердили, что дисплей, изготовленный из их квантовых точек, успешно излучал синий свет при стабильном электрическом напряжении, что, как сообщается, решает давнюю проблему излучения синего света в промышленных дисплеях. Исследование под руководством профессора О Ок Парка было опубликовано онлайн в Nano Letters 5 июля.

Графен привлекает внимание как перспективный материал благодаря теплопроводности, электропроводности и прозрачности. Однако однослойный и многослойный графен обладают свойствами проводника, что затрудняет его применение в полупроводниках. Только при уменьшении до наноразмера в графене проявляется характерное для полупроводника свойство — запрещённая зона (bandgap), позволяющая излучать свет. Это светоизлучающее свойство наночастицы называется графеновой квантовой точкой.

Обычно монокристаллический графен получали методом химического осаждения из газовой фазы (CVD) на тонких плёнках меди или никеля либо путём физического и химического отслаивания графита. Однако графен, полученный методом CVD, в основном используется для крупноформатных прозрачных электродов. В то же время графен, полученный химическим и физическим отслаиванием, имеет дефекты и неоднородный размер.

Команда объяснила, что их графеновые квантовые точки демонстрировали очень стабильную однофазную реакцию при смешивании амина и уксусной кислоты с водным раствором глюкозы. Затем они синтезировали монокристаллические графеновые квантовые точки из самоорганизующегося промежуточного продукта реакции. В процессе разработки команда создала новый метод разделения при низкотемпературном осаждении, что позволило успешно добиться гомогенного зарождения (nucleation) квантовых точек в ходе однофазной реакции.

Профессор Парк и его коллеги разработали технологию синтеза в жидкой фазе, которая позволяет создавать монокристаллы нужного размера вплоть до 100 нанометров. Это, как сообщается, первый синтез гомогенного зарождения графена посредством однофазной реакции.

Профессор Парк заявил: «Этот растворный метод значительно поспособствует внедрению графена в различные области. Применение этого нового графена расширит сферу его использования, например, для гибких дисплеев и варисторов».