Новый наноматериал, который представляет собой нечто вроде гибрида графена и углеродных нанотрубок, был создан учеными из университета Райс (Rice University). В перспективе такой материал является наилучшим решением для изготовления электродов некоторых электронных приборов, суперконденсаторов и других устройств аккумулирования электрической энергии. Группа исследователей, возглавляемая химиком Джеймсом Туром (James Tour), с помощью некоторых ухищрений вырастила на поверхности графеновой пленки цельные углеродные нанотрубки, высотой до 120 микрон. Для того, что бы наглядно продемонстрировать этот масштаб, можно привести следующий пример - здание, имеющее такое же соотношение высоты к площади основания, ушло бы с поверхности Земли далеко в космическое пространство.

В новом наноматериале реализована комбинация графена, плоского листа углерода, имеющего толщину в один атом, и углеродных нанотрубок, которые состоят из атомов углерода, образующих нечто вроде трубы со стенкой, так же толщиной в один атом. При этом, переход от структуры графена к структуре нанотрубки сделан без какого-то нарушения кристаллической решетки углерода, все связи являются ковалентными, т.е. соседние атомы углерода соединяются максимально прочными и устойчивыми связями. Углеродные нанотрубки не просто встроены в лист графена, они являются его частью.



"Множество исследователей пытались установить углеродные нанотрубки на металлическом электроде, но никому не удалось сделать это достаточно хорошо. Во всех случаях, в месте контакта нанотрубок и металла образовывался электронный барьер, который обуславливал проявление полупроводникового перехода и высокое омическое сопротивление перехода" - рассказывает Джеймс Тур. - "Нам удалось вырастить сначала слой графена на медном основании, а затем на этом графене был выращен "лес" углеродных нанотрубок. В нашем случае между медным проводником и углеродными нанотрубками оставалось только лишь небольшое омическое сопротивление, почти не препятствующее движению электронов".

"Такой материал имеет значение показателя эффективной площади более 2000 квадратных метров на один грамм материала. И это очень огромное значение".

Графен и углеродные нанотрубки являются формами углерода, имеющими очень высокую электрическую проводимость, сочетающуюся с высокой прочностью и другими характеристиками материала. Объединение этих двух материалов имеет огромный потенциал для создания быстродействующих суперконденсаторов, способных держать значительный электрический заряд в небольшом объеме материала.

Данные исследования проводились учеными университета Райс при поддержке Управления научных исследований ВВС США (Air Force Office of Scientific Research, AFOSR), компании Lockheed Martin Corp. и ВМФ США.