Grafén felületének módosítása réz klaszterekkel
A grafén a grafit egy rétegének leválasztásával származtatható, egyetlen szénatom vastagságú, ún. kétdimenziós anyag, amely felfedezése óta a tudományos kutatások egyik központi szereplője. Kiemelkedő mechanikai és elektromos tulajdonságokkal rendelkezik: rendkívül flexibilis, félfémes jellegű, külső tér hatására pedig elektromos tulajdonságai megváltoznak, így a mikroelektronikában is hasznosnak bizonyulhat. Kémiailag meglehetősen inert, emiatt katalizátorok vagy szenzorok hordozóanyaga lehet.
A fém klaszterek olyan, megszámlálható atomból álló rendszerek, melyek fizikai és kémiai tulajdonságai az atomi és a makroszkopikus tulajdonságoktól jelentősen eltérnek. A méret-, összetétel- és kémiai környezettől függő tulajdonságaik miatt az átmenetifém-klaszterek manapság szintén a kutatások középpontjában állnak. Nem régiben elvégzett kísérletek azt mutatták, hogy a 4 atomos réz klaszter kiváló szén-dioxid redukciós katalitikus aktivitással rendelkezik. A grafénre leválasztott és viszonylag nagyméretű elektródokkal rögzített klaszterek szenzorok aktív anyagai lehetnek.
Ugyanakkor a grafén kémiai inertsége miatt a nemesfém klaszterek viszonylag gyengén kötődnek a felülethez. Így munkám célja annak feltérképezése, hogy miképp lehet immobilizálni a 4 atomos réz klasztert a grafén felületén: megvizsgáltam a felületen fellépő vakancia, és a különböző dópoló atomok hatását is. Ehhez főként sűrűségfunkcionál-elméleten alapuló számítási módszereket használtam. Eredményeim alapján arra következtettem, hogy a bór a legkedvezőbb szennyező atom a klaszter immobilizálására: a három bóratom által koordinált klaszter meglepő módon tetraéderes szerkezetű. A kis koordinációjú fématom miatt igen ígéretesek a katalitikus vagy szenzorként való alkalmazásai. Dolgozatom végén a lehetséges alkalmazási területeket is bemutatom.
szerző
-
Barhács Balázs Marcell
Vegyészmérnöki alapképzési szak, nappali BSC
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Höltzl Tibor
fejlesztőmmérnök, FETI KFT (külső)