ХИМИЧЕСКОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ГРАФЕНА

ХИМИЧЕСКОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ГРАФЕНА. Развитие химии «растворов» графена необходимо, в первую очередь, для получения композитов, катализато¬ров, биологически активных составов и т.д так как в этих случаях графеновый материал не только должен быть растворим в водной или органической среде, но также нередко должен быть способен к образованию ковалентной связи, т.е. иметь на поверхности реакционноспособные функ¬циональные группировки.

Кроме того, ковалентное модифи¬цирование может играть важную роль для контролирования электронных свойств, а также типа и концентрации носителей заряда.

Если графен ковалентно связан с электроно-акцепторными кислородсодержащими функциональными группами, это может привести к полупроводниковым свой¬ствам р-типа. И наоборот, если графен функционализирован электронодонорными азотсодержащими группами, воз¬можно получение полупроводника n-типа [6]. С точки зрения химии, идеальный однослойный графен можно рассматривать как гигантскую полиароматическую молекулу с широкой и доступной с двух сторон поверх¬ностью, которая может вступать в многочисленные реакции по анологии с ненасыщенными системами в органических молекулах, однако нсооходимо учитывать следующие важ¬ные отличия: — графеновые листы являются протяженными сопря¬женными системами в 100-1000 раз больше по размерам, чем обычные органические молекулы; — графен — это не полиароматический углеводород, а ароматическая система, включающая только атомы угле¬рода; — графеновые листы могут быть функционализированы с двух сторон.

Следует отметить, что в настоящее время пока не полу¬чены точные данные о зависимости реакционной способ¬ности графеновых листов от размера и формы, а также о возможности контроля за стехиометрией.

Формирование ковалентной связи на базальной плос¬кости графенового листа приводит к появлению sp3-гибридизованных атомов углерода. Реакционная способность участка, соседнего с образовавшим ковалентную связь, повышается, что приводит к «цепной» реакции, начиная с точки первичной атаки.

Повышенной реакционной способ¬ностью обладают также места геометрической деформации (напряженности). Края графена — «зигзаг» или «кресло» — также обладают различной реакционной способностью, поскольку структура типа «зигзаг» термодинамически неста¬бильна и более активна, однако контроль за строением краев графена затруднителен.

Среди описанных реакций, в которые могут вступать графеновые плоскости, можно выделить процессы гидриро¬вания и фторирования, а также присоединения органических молекул и частиц неорганических соединений. 2.5.1