Разработки новых композитных материалов на основе графена для их широкого применения в высокотехнологичных областях современной индустрии

Цель: разработка фундаментальных основ и практических подходов для создания новых функциональных материалов и систем на основе графена, определение взаимосвязи их электронной энергетической структуры с особенностями строения систем и взаимодействия углерода с другими компонентами. Проведены формирование и изучение кристаллических тонкослойных систем, характеризуемых различным взаимодействием атомов решетки графена с подложкой, адсорбатом и внедренными примесями. В результате систематического изучения влияния на электронную структуру графена, оказываемого подложкой, а также такими процессами, как физическая и химическая адсорбция, легирование и интеркаляция веществ под слой графена, удалось значительно расширить возможности управления электронными свойствами графена и углубить понимание механизмов формирования тонких особенностей его электронной структуры в различных системах. Результаты исследования графена, легированного азотом или бором, важны для придания графену электронной или дырочной проводимости. Обнаруженная возможность внедрения атомов примеси в одну из двух подрешеток графена является важным шагом к созданию уникальных легированных слоев, в которых тип и концентрация носителей заряда определяются типом и количеством примеси, а ширина запрещенной зоны – пространственным распределением примесных атомов. Методики синтеза и результаты исследований легированного графена могут быть востребованы при создании новых материалов для хранения энергии, например для повышения эффективности углеродных электродов суперконденсаторов и литиевых батарей путем введения примесей. Формирование и изучение свойств контакта графена с силицидами металлов важно для разработки способов совмещения графена с существующими кремниевыми технологиями. Обнаруженные особенности спиновой структуры систем графен – ферромагнетик представляют интерес для использования в устройствах спинтроники.