Заключение
В настоящее время работы по синтезу (получению) функционализированных краев сотовидных углеродных структур и изучению их специфических физических и химических свойств находятся в восходящей фазе и образуют новый перспективный раздел науки об углеродных материалах. В то же время в литературе пока отсутствуют сведения о работах, нацеленных на получение и исследование свойств пространственно протяженных ансамблей нанографенов с атомно-гладкими краями, в том числе их перколяционных структур и композитов. Отсутствуют также сведения об опытах по сглаживанию краев нанографенов, входящих в состав или являющихся основными структурными блоками наноструктурированных углеродных материалов, с целью инициирования у них новых перспективных качеств, в том числе путем объединения нанографенов со атомно-гладкими краями в различные перколяционные структуры. Имеются только единичные (несистематизированные) сведения о влиянии внешних физических факторов и химических реагентов на свойства нанографенов со сглаженными краями и их пространственно протяженных структур. Все вышесказанное ориентирует исследователей на решение новых важных задач. Среди них: 1) синтез нанографенов с атомно-гладкими краями и их краевых ковалентных соединений в количествах, необходимых для формирования пространственно протяженных ансамблей этих наноструктур, 2) выращивание пространственно протяженных ансамблей, в том числе перколяционных структур нанографитов с атомногладкими краями и их краевых ковалентных соединений на различных поверхностях и в матрицах, 3) комплексное сравнительное исследование свойств нанографитов с атомно-гладкими краями, их краевых ковалентных соединений и наноструктурированных материалов с акцентом на выявление и изучение макроскопических свойств последних, инициированных специфическими квантовыми качествами наноуглеродов, а также порожденных взаимодействием наноуглеродов друг с другом и/или с веществом матрицы, а также 4) накопление и систематизация знаний о влиянии различных физических факторов и химических реагентов на свойства нанографенов с атомно-гладкими краями и нано- структурированных углеродных материалов на их основе. Успешное решение перечисленных задач будет способствовать разработке новых методов синтеза (получения) нанографенов с функционализированными краями, получению новых знаний об их физических и химических свойствах и ориентирует специалистов на потенциально перспективные направления разработки новых функциональных материалов на основе наноразмерных сотовидных углеродных структур с атомно-гладкими краями.
Литература
1. Зиатдинов А.М., Николенко Ю.М. Изменение электронного строения нанографена и нанографита путем химической модификации их краев с целью получения новых функциональных материалов // Вестн. ДВО РАН. 2009. № 2. С. 23-29.
2. Зиатдинов А.М. Нанографиты, их соединения и пленочные структуры // Изв. АН. Серия хим. 2015. Т. 64, №. 1. С. 1-14.
3. Зиатдинов А.М., Саенко Н.С., Скрыльник П.Г Структура, электронное строение и магнитные свойства мультислойных графеновых нанокластеров и их изменения под влиянием адсорбированных молекул // Изв. АН. Серия хим. 2017. Т. 66, № 5. С. 837-848.
4. Николенко Ю.М., Зиатдинов А.М. Синтез и исследование нанографитов с химически модифицированными краями // ЖНХ. 2012. Т. 57, № 11. С. 1528-1534.
5. Arnold M.S., Copalan P., Safron N.S., Kim M. Nanostructured graphene with atomically-smooth edges // US Pat. 20130108839 (02/05/2013); Chem. Abstr. 2013. Vol. 158. Р 623038.
6. Bianco A., Cheng H.-M., Enoki T., Gogotsi Y., Hurt R.H., Koratkar N., Kyotani T., Monthioux M., Park C.R., Tascon J.M.D., Zhang J. All in the graphene family - a recommended nomenclature for two-dimensional carbon materials // Carbon. 2013. Vol. 65, N 1. P 1-6.
7. Biro L.P, Lambin P Nanopatterning of graphene with crystallographic orientation control // Carbon. 2010. Vol. 48. P. 2677-2689.
8. Campos L.C., Manfrinato V.R., Sanchez-Yamagishi J.D., Kong J., Jarillo-Herrero P Anisotropic etching and nanoribbon formation in single-layer graphene // Nano Lett. 2009. Vol. 9. P. 2600-2604.
9. Cancado L., Reina A., Kong J., Dresselhaus M.S., Cancado L. Geometrical approach for the study of G' band in the Raman spectrum of monolayer graphene, bilayer graphene, and bulk graphite // Phys. Rev. B. 2008. Vol. 77. Article number: 245408.
10. Casiraghi C., Hartschuh A., Qian H., Piscanec S., Georgi C., Fasoli A., Novoselov K.S., Basko D.M., Ferrari A.C. Raman spectroscopy of graphene edges // Nano Lett. 2009. Vol. 9. P. 1433-1441.
11. Egerton R.F. Electron energy-loss spectroscopy in the TEM // Rep. Prog. Phys. 2009. Vol. 72. Article number: 016502.
12. Fujita M., Fujita M., Wakabayashi K., Nakada K., Kusakabe K. Peculiar localized states at zigzag graphite edge // J. Phys. Soc. Jpn. 1996. Vol. 65. P. 1920-1926.
13. Geim A.K., Novoselov K.S. The rise of graphene // Nat. Mater. 2007. Vol. 6. P 183-191.
14. Girit C.O., Jannik C., Erni R., Rossel M.D., Kisielowski C., Yang L., Park C.-H., Crommie M.F., Cohen M.L., Louie S.G., Zettl A. Graphene at the edge: stability and dynamics // Science. 2009. Vol. 323. P. 1705-1708.
15. Guo W., Wu B., Li Y., Wang L., Chen J., Chen B., Zhang Z., Peng L., Wang S., Liu Y. Governing rule for dynamic formation of grain boundaries in grown graphene // ACS Nano. 2015. Vol. 9. P. 5792-5798.
16. Harigaya K., Enoki T. Mechanism of magnetism in stacked nanographite with open shell electrons // Chem. Phys. Lett. 2002. Vol. 351, N 2. P 129-134.
17. He K., Lee G.-D., Robertson A.W., Yoon E., Warner J.H. Hydrogen-free graphene edges // Nat. Commun. 2014. Vol. 5. Article number: 3040.
18. Hug D., Zihlmann S., Rehmann M.K., Kalyoncu Y.B., Camenzind T.N., Marot L., Watanabe K., Taniguchi T., Zumbьhl D.M. Anisotropic etching of graphite and graphene in a remote hydrogen plasma // npj: 2D Materials and Application. 2017. Vol. 1. Article number: 21.
19. Jia X., Hofmann M., Meunier V., Sumpter B.G., Campos-Delgado J., Romo-Herrera J.M., Son H., Hsieh Y.P., Reina A., Kong J., Terrones M., Dresselhaus M.S. Controlled formation of sharp zigzag and armchair edges in graphitic nanoribbons // Science. 2009. Vol. 323. P. 1701-1705.
20. Jia X., Campos-Delgado J., Terrones M., Meunier V., Dresselhaus M.S. Graphene edges A review of their fabrication and characterization // Nanoscale. 2011. Vol. 3. P. 86-95.
21. Jippo H., Ohfuchi M. First-principles study of edge-modified armchair graphene nanoribbons // J. Appl. Phys. 2013. Vol. 113. Article number: 183715.
22. Kalbac M., Reina-Cecco A., Farhat H., Kong J., Kavan L., Dresselhaus M.S. The influence of strong electron and hole doping on the raman intensity of chemical vapor-deposition graphene // ACS Nano. 2010. Vol. 4. P. 6055-6063.
23. Kato T., Jiao L., Wang X., Wang H., Li X., Zhang L., Hatakeyama R., Dai H. Room-temperature edge functionalization and doping of graphene by mild plasma // Small. 2011. Vol. 7. P. 574-577.
24. Katsnelson M.I. Graphene: carbon in two dimensions // Mater. Today. 2007. Vol. 10. P 20-27.
25. Kinikar A., Sai T.P, Bhattacharyya S., Agarwala A., Biswas T., Sarker S.K., Krishnamurthy H.R., Jain M., Shenoy V.B., Ghosh A. Quantized edge modes in atomic-scale point contacts in graphene // Nat. Nanotechnol. 2017. Vol. 12, N 6. P. 564-568.
26. Klinovaja J., Loss D. Giant spin-orbit interaction due to rotating magnetic fields in graphene nanoribbons // Phys. Rev. X. 2013. Vol. 3. Article number: 011008.
27. Kobayashi Y., Fukui K., Enoki T., Kusakabe K. Edge state on hydrogen-terminated graphite edges investigated by scanning tunneling microscopy // Phys. Rev. B. 2006. Vol. 73. Article number: 125415.
28. Koskinen P, Malola S., Hakkinen H. Self-passivating edge reconstructions of graphene // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 80. Article number: 073401.
29. Kosynkin D.V., Higginbotham A.L., Sinitskii A., Lomeda J.R., Dimiev A., Price B.K., Tour J.M. Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to form graphene nanoribbons // Nature. 2009. Vol. 458. P. 872-876.
30. Kurra N., Prakash G., Basavaraja S., Fisher T.S., Kulkarni G.U., Reifenberger R.G. Charge storage in mesoscopic graphitic islands fabricated using AFM bias lithography // Nanotechnol. 2011. Vol. 22. Article number: 245302.
31. Lee G., Cho K. Electronic structures of zigzag graphene nanoribbons with edge hydrogenation and oxidation // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 79. Article number: 165440.
32. Li X., Wang X., Zhang L., Lee S., Dai H. Chemically derived, ultrasmooth graphene nanoribbon semiconductors // Science. 2008. Vol. 319. P. 1229-1232.
33. Li X., Cai W., An J., Kim S., Nah J., Yang D., Piner R., Velamakanni A., Jung I., Tutuc E., Banjeree S.K., Colombo L., Ruoff R.S. Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils // Science. 2009. Vol. 324. P. 1312 -1314.
34. Liu K., Chen S., Luo Y., Jia D., Gao H., Hu G., Liu L. Edge-functionalized graphene as reinforcement of epoxy- based conductive composite for electrical interconnects // Compos. Sci. Technol. 2013. Vol. 88. P. 84-91.
35. Lu Y.H., Wu R.Q., Shen L., Yang M., Sha Z.D., Cai Y.Q., He P.M., Feng Y.P Effects of edge passivation by hydrogen on electronic structure of armchair graphene nanoribbon and band gap engineering // Appl. Phys. Lett. 2009. Vol. 94. Article number: 122111.
36. Magda G., Jin X., Hagymasi I., Vancso P, Osvath Z., Nemes-Incze P, Hwang C., Biro L.P, Tapaszto L. Room-temperature magnetic order on zigzag edges of narrow graphene nanoribbons // Nature. 2014. Vol. 514, N 7524. P. 608-611.
37. Malard L.M., Pimenta M.A., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S. Raman spectroscopy in graphene // Phys. Rep. 2009. Vol. 473. P. 51-87.
38. Meunier V., Souza Filho A.G., Barros E.B., Dresselhaus M.S. Physical properties of low-dimensional sp2-based carbon nanostructures // Rev. Mod. Phys. 2016. Vol. 88. Article number: 025005.
39. Nakada K., Fujita M., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S. Edge state in graphene ribbons: nanometer size effect and edge shape dependence // Phys. Rev. B. 1996. Vol. 54. P. 17954-17961.
40. Niimi Y., Matsui T., Kambara H., Tagami K., Tsukada M., Fukuyama H. Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of the electronic local density of states of graphite surfaces near monoatomic step edges // Phys. Rev. B. 2006. Vol. 73, N 8. Article number: 085421.
41. Oberhuber F., Blien S., Schupp F., Weiss D., Eroms J. Anisotropic etching of graphene // Phys. Status Solidi A. 2017. Vol. 214. Article number: 160045.
42. Okada S. Energetics of nanoscale graphene ribbons: Edge geometries and electronic structures // Phys. Rev. B. 2008. Vol. 77, N 4. Article number: 041408(R).
43. Pan M., Girдo E.C., Jia X., Bhaviripudi S., Li Q., Kong J., Meunier V., Dresselhaus M.S. Topographic and spectroscopic characterization of electronic edge states in CVD grown graphene nanoribbons // Nano Lett. 2012. Vol. 12. P. 1928-1933.
44. Park J., Kim K.B., Park J.-Y., Choi T., Seo Y. Graphite patterning in a controlled gas environment // Nanotechnol. 2011. Vol. 22. Article number: 335304.
45. Pisani L., Chan J.A., Montanari B., Harrison N.M. Electronic structure and magnetic properties of graphitic ribbons // Phys. Rev. B. 2007. Vol. 75. Article number: 064418.
46. Quintana M., Montellano A., del Rio Castillo A.E., Van Tendeloo G., Bittencourt C., Prato M. Positive graphene by chemical design: tuning supramolecular strategies for functional surfaces // Chem. Commun. (Camb). 2011. Vol. 47. P. 9330-9332.
47. Ruffieux P, Wang S., Yang B., Sanchez-Sanchez C., Liu J., Dienel T., Talirz L., Shinde P, Pignedoli C.A., Passerone D., Dumslaff T., Feng X., Mьllen K., Fasel R.On-surface synthesis of graphene nanoribbons with zigzag edge topology // Nature. 2016. Vol. 531. P. 489-492.
48. Sasaki K., Jiang J., Saito R., Onari S., Tanaka Y. Theory of superconductivity of carbon nanotubes and graphene // J. Phys. Soc. Jpn. 2007. Vol. 76. Article number: 033702.
49. Seitsonen A.P, Saitta A.M., Wassmann T., Lazzeri M., Mauri F. Structure and stability of graphene nanoribbons in oxygen, carbon dioxide, water, and ammonia // Phys. Rev. B. 2010. Vol. 82. Article number: 115425.
50. Senkovskiy B.V., Pfeiffer M., Alavi S.K., Bliesener A., Zhu J., Michel S., Fedorov A.V., German R., Hertel D., Haberer D., Petaccia L., Fischer F.R., Meerholz K., van Loosdrecht P.H.M., Lindfors K., Grьneis A. Making graphene nanoribbons photoluminescent // Nano Lett. 2017. Vol. 17. P. 4029-4037.
51. Son Y-W., Cohen M.L., Louie S.G. Energy gaps in graphene nanoribbons // Phys. Rev. Lett. 2006. Vol. 97. Article number: 216803.
52. Suenaga K., Koshino M. Atom-by-atom spectroscopy at graphene edge // Nature. 2010. Vol. 468. P 1088-1090.
53. Suenaga K., Tence M., Mory C., Colliex C., Kato H., Okazaki T., Shinohara H., Hirahara K., Bandow S., Iijima S. Element-selective single atom imagining // Science. 2000. Vol. 290. P 2280-2282.
54. Taira R., Yamanaka A., Okada S. Electronic structure and electric polarity of edge-functionalized graphene nanoribbons // Jpn. J. Appl. Phys. 2017. Vol. 56, N 8. Article number: 085103.
55. Tan Y.-Z., Yang B., Parvez K., Narita A., Osella S., Beljonne D., Feng X., Mullen K. Atomically precise edge chlorination of nanographenes and its application in graphene nanoribbons // Nat. Commun. 2013. Vol. 4. Article number: 2646.
56. Turner N.H. Surface Analysis: X-Ray Photoelectron Spectroscopy and Auger Electron Spectroscopy // Anal. Chem. 1988. Vol. 60. P. 377-387.
57. Vo T.H., Shekhirev M., Kunkel D.A., Morton M.D., Berglund E., Kong L., Wilson PM., Dowben PA., Enders A., Sinitskii A. Large-scale solution synthesis of narrow graphene nanoribbons // Nat. Commun. 2014. Vol. 5. Article number: 3189.
58. Wakabayashi K., Fujita M., Ajiki H., Sigrist M. Electronic and magnetic properties of nanographite ribbons // Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999. Vol. 59, N 12. P. 8271-8282.
59. Wang S., Talirz L., Pignedoli C.A., Feng X., Mьllen K., Fasel R., Ruffieux P Giant edge state splitting at atomically precise graphene zigzag edges // Nat. Commun. 2016. Vol. 7. Article number: 11507.
60. Wang X., Li X., Zhang L., Yoon Y., Weber P. K., Wang H., Guo J., Dai H. N-doping of graphene through electrothermal reactions with ammonia // Science. 2009. Vol. 324. P 768-771.
61. Wang G., Wu S., Zhang T., Chen P., Xiaobo W., Shuopei W., Duoming S., Shi D., Watanabe K., Taniguchi T., Zhang G. Patterning monolayer graphene with zigzag edges on hexagonal boron nitride by anisotropic etching // Appl. Phys. Lett. 2016. Vol. 109. Article number: 05310.
62. Ward B.W., Notte J.A., Economou N.P. Helium ion microscope: A new tool for nanoscale microscopy and metrology // J. Vac. Sci. Technol. B. 2006. Vol. 24. P. 2871-2875.
63. Xie L., Jiao L., Dai H. Selective etching of graphene edges by hydrogen plasma // J. Am. Chem. Soc. 2010. Vol. 132. P. 14751-14753.
64. Xu Q., Wu M.-Y., Schneider G.F., Houben L., Malladi S.K., Dekker C., Yucelen E., Dunin-Borkowski R.E., Zandbergen H.W. Lithography-based fabrication of nanopore arrays in freestanding SiN and graphene membranes // ACS Nano. 2013. Vol. 7. P. 1566-1572.
65. Yang X., Dou X., Rouhanipour A., Zhi L., Rader H.J., Mullen K. Two-dimensional graphene nanoribbons // J. Am. Chem. Soc. 2008. Vol. 13. P. 4216-4217.
66. Zhang X., Yazyev O.V., Feng J., Xie L., Tao C., Chen Y.-C., Jiao L., Pedramrazi Z., Zettl A., Louie S.G., Dai H., Crommie M.F. Experimentally engineering the edge termination of graphene nanoribbons // ACS Nano. 2013. Vol. 7. P. 198-202.
67. Ziatdinov M., Lim H., Fujii S., Kusakabe K., Kiguchi M., Enoki T., Kim Y. Chemically induced topological zero mode at graphene armchair edges // Phys. Chem. Chem. Phys. 2017. Vol. 19. P. 5145-5154.
68. Ziatdinov M., Fujii S., Kusakabe K., Kiguchi M., Mori T., Enoki T. Visualization of electronic states on atomically smooth graphitic edges with different types of hydrogen termination // Phys. Rev. B. 2013. Vol. 87. Article number: 115427.
69. Ziatdinov A.M., Skrylnik P.G., Saenko N.S. The influence of an adsorbate and edge covalent bonds on topological zero modes in few-layer nanographenes // Phys. Chem. Chem. Phys. 2017. Vol. 19, N 39. P. 26957-26968.