Chercheurs de l'Université polytechnique de Tomsk, avec leurs collègues internationaux, ont découvert une méthode pour modifier et utiliser le graphène, un conducteur mince d'un atome de courant et de chaleur, sans le détruire. Grâce à la méthode, les chercheurs ont pu synthétiser un polymère bien structuré avec une forte liaison covalente sur du graphène monocouche. Ils appellent le résultat « tapis en polymère ». La structure est très stable et moins sujette à la dégradation dans le temps, prometteuse pour le développement de l'électronique organique flexible. Si une couche de bisulfure de molybdène est ajoutée sur ce « nanotapis, " la structure résultante génère du courant sous exposition à la lumière. L'étude a été publiée dans le Journal de la chimie des matériaux C .

Le graphène est à la fois le plus durable, lumière et un matériau de carbone électriquement conducteur. Il peut être utilisé pour la fabrication de batteries solaires, écrans de smartphones, électronique fine et flexible, et même dans les filtres à eau, puisque les films de graphène passent les molécules d'eau et arrêtent tous les autres composés. Le graphène doit être intégré dans des structures complexes pour être utilisé avec succès. Cependant, cela comprend un défi. Selon les scientifiques, le graphène lui-même est suffisamment stable et réagit mal avec d'autres composés. Afin de le faire réagir avec d'autres éléments, c'est-à-dire de le modifier, le graphène est généralement au moins partiellement détruit. Cette modification dégrade les propriétés des matériaux obtenus.

Professeur Raul D. Rodriguez, de l'École de recherche en chimie et sciences biomédicales appliquées, dit, "Lors de la fonctionnalisation du graphène, vous devriez être très prudent. Si vous en faites trop, les propriétés uniques du graphène sont perdues. Par conséquent, nous avons décidé de suivre un chemin différent. Dans le graphène, il y a des nano-défauts inévitables, par exemple, aux bords du graphène et des rides dans le plan. Des atomes d'hydrogène sont souvent attachés à de tels défauts. C'est cet hydrogène qui peut interagir avec d'autres produits chimiques."

Pour modifier le graphène, les auteurs utilisent un substrat métallique mince sur lequel une seule couche de graphène est placée. Ensuite, le graphène est recouvert d'une solution de molécules de brome-polystyrène. Les molécules interagissent avec l'hydrogène et se fixent sur les défauts existants, résultant en polyhexylthiophène (P3HT). Une exposition supplémentaire à la lumière lors de la photocatalyse conduit au développement d'un polymère.

"Dans le résultat, nous avons obtenu les échantillons avec une structure ressemblant à des "tapis polymères, ' comme nous les appelons dans le journal. Au-dessus d'un tel 'tapis polymère, ' on place du bisulfure de molybdène. Grâce à une combinaison unique de matériaux, on obtient une structure sandwich qui fonctionne comme une batterie solaire. C'est-à-dire, il génère du courant lorsqu'il est exposé à la lumière. Dans nos expériences une forte liaison covalente s'établit entre les molécules du polymère et du graphène, ce qui est critique pour la stabilité du matériau obtenu, " note Rodriguez.

Selon le chercheur, cette méthode de modification du graphène produit un composé très robuste; c'est aussi simple et pas cher, car des matériaux abordables sont utilisés. La méthode est polyvalente car elle permet de cultiver des polymères très différents directement sur du graphène.

"La résistance du matériau hybride obtenu est obtenue car nous ne détruisons pas le graphène lui-même, mais utilisent des défauts préexistants et une forte liaison covalente aux molécules de polymère. L'étude est prometteuse pour le développement d'une électronique fine et flexible dans laquelle des batteries solaires peuvent être fixées aux vêtements, et lorsqu'il est déformé, ne cassera pas, " dit le professeur.