Графен продолжает удивлять

С момента своего открытия в 2004 г. графен демонстрирует удивительные свойства: он может быть исключительно хорошим проводником, полупроводником, который может быть использован для производства транзисторов, материалом для изготовления прочных сверхтонких мембран. Недавно исследователи из США обнаружили, что графен является очень хорошим проводником тепла.

Физики подозревали, что графен может очень хорошо проводить тепло, потому что углеродные нанотрубки, которые по сути являются свернутым графеном, обладают хорошей теплопроводностью. Однако с графеном было очень трудно работать, поэтому ученые не могли использовать традиционные методы измерения теплопроводности. Поэтому для изучения тепловых свойств графена ученым пришлось изобрести новый способ измерения теплопроводности, в котором как для нагревания, так и для измерения температуры использовался лазер.

В эксперименте листы графена располагались поперек канавки шириной в несколько микрон, вырезанной на поверхности двуокиси кремния. Листы были длиной в несколько микрон и прижимались на обоих концах слоями графита, которые служили приемниками тепла. Затем в центр листа направлялся луч лазера, который нагревал графен и изменял частоту колебаний атомов углерода. Некоторые из лазерных лучей изменяли свою частоту как если бы происходило рамановское рассеяние на колеблющихся атомах, и величина частотного сдвига была пропорциональна температуре нагреваемой области.

Измеряя частотный сдвиг и, следовательно, температуру графена как функцию мощности лазера, ученые смогли вычислить теплопроводность графена, которая оказалась удивительно большой – 5300 Вт• м^-1 • К^-1 при комнатной температуре. Это самое высокое значение для твердых тел – на 50 % выше, чем у углеродных нанотрубок и более чем в 10 раз выше, чем у меди и алюминия.