Термический и электродуговой синтез графеновых материалов и их теплофизические свойства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Смовж Дмитрий Владимирович

• Смовж Дмитрий Владимирович
• доктор наук
• 2022

Оглавление диссертации доктор наук Смовж Дмитрий Владимирович

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Графен, свойства и перспективы применения

1.2 Классификация графеновых материалов

1.3 Графен в России

1.4 Синтез графена в дуговом разряде

1.5 Синтез графена газофазным осаждением

1.6 Перенос графена на различные поверхности

1.6.1 Методы переноса графена на различные подложки

1.6.2 Прямой перенос на целевую подложку

1.6.3 Перенос через полимер на целевую подложку

1.6.4 Формирование графена на целевой подложке

1.6.5 Перенос графена с использованием комбинаций полимеров

1.7 Применения графена для оптических приложений

1.7.1 Прозрачные проводящие электроды

1.7.2 Фотоэлектрические и светоизлучающие устройства

1.8 Биологические приложения

1.9 Фотокаталитические приложения

1.10 Применения графена для сенсорных устройств

1.10.1 Газовые сенсоры на основе графена

1.10.2 Механизмы датчиков на основе графена

1.10.3. Конфигурации датчиков на основе графена

1.10.4 Газовые датчики на основе чистого графена

1.10.5 Газовые датчики на основе дефектных и функционализированных графеновых материалов

1.10.6 Газовые датчики на основе графен-полимерных композитов

Заключение по главе

Глава 2 Электродуговой синтез графеновых композитных материалов

2.1 Описание экспериментальной установки

2.2 Структура сажи, формирующейся в графитовой дуге

2.3 Синтез металл-углеродных композитов и оксидных наночастиц

2.3.1 Методика эксперимента

2.3.2 Результаты экспериментов

2.3.2.1 Функция распределения частиц по размерам

2.3.2.2 Влияние давления буферного газа на функцию распределения наночастиц

2.3.2.3 Фазовый состав наночастиц

2.4 Синтез графена в электрической дуге

2.5 Моделирование электродугового процесса

2.6 Результаты моделирования электродугового процесса

2.7 Моделирование тепломассопереноса при синтезе графеновых материалов

2.8 Результаты моделирования тепломассопереноса при синтезе графеновых материалов

Заключение по главе

Глава 3 Приложения углерод-металлических электродуговых композитов для катализа, водородной и возобновляемой энергетики

3.1 Электродуговой синтез каталитического комплекса Pd/CeO2

3.2 Электродуговой синтез полых наночастиц

3.2.1 Синтез полых наночастиц Al2O3

3.2.2 Синтез полых наночастиц MgO

3.3 Электродуговой синтез сферических наночастиц TiC

3.4 Электродуговой синтез материалов для ХИТ

Заключение по главе

Глава 4. Синтез графена методом термического осаждения из газовой фазы

4.1 Основные параметры термического синтеза

4.1.1 Прекурсор или химический предшественник

4.1.2 Температура

4.1.3 Подложка

4.1.4 Давление

4.1.5 Технологии масштабируемего ТОГФ синтеза

4.2 Экспериментальные установки

4.2.1 Экспериментальная установка для синтеза графена методом термического осаждения из газовой фазы при атмосферном давлении

4.2.2 Экспериментальная установка для синтеза графена методом термического осаждения из газовой фазы при атмосферном давлении с увеличенным объемом камеры

4.2.3 Реактор рулонного типа для синтеза графена

4.3 Синтез графена методом термического осаждения из газовой фазы

4.4 Влияние шероховатости и текстуры фольги на рост зерен меди и синтез графена

4.5 Перенос графена

Заключение по главе

Глава 5. Теплообмен графеновой пленки с окружающей средой

5.1 Модель джоулевого нагревателя на основе графена

5.2 Описание методики эксперимента

5.2 Результаты исследований конвективного теплообмена графеновой пленки

Заключение по главе

Глава 6. Взаимодействие графена с жидкой и газовой средами

6.1 Лиофильность графеновых покрытий

6.2 Экспериментальные исследования

6.2.1 Влияние кристаллической ориентации меди и размера зерен на смачиваемость поверхности

6.2.2 Влияние графенового покрытия на смачиваемость поверхности

6.2.3 Влияние текстурирования на смачиваемость медной поверхности, покрытой графеном

6.3 Моделирование смачиваемости поверхности медь-графен методом молекулярной динамики

6.4 Очистка поверхности графена от сорбированных примесей

6.5 Взаимодействие графена с водой

Заключение по главе

Заключение

Благодарности

Список публикаций по теме диссертации

Список литературы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Термический и электродуговой синтез графеновых материалов и их теплофизические свойства»

Актуальность темы

Графитовые наноматериалы, такие как фуллерены, углеродные нанотрубки, графен, находят все больше применений в современном мире. Богатый набор аллотропных форм углерода дополняется зависимостью свойств наноструктур от их геометрических параметров, дефектности структуры, наличия атомов других элементов. Все это позволяет реализовывать на базе углеродных структур различные функциональные устройства. Основной путь к контролю параметров структур углеродных наноматериалов лежит в управлении внешними условиями при сборке углеродных кластеров из атомарного состояния.

С момента открытия графена в 2004 году методы его получения непрерывно совершенствуются. Основными технологиями получения являются механическое разделение (отшелушивание) слоев, расщепление графита методами растворной химии и рост из паровой (газовой) фазы при термическом разложении углеводородов. Основанные на термическом разложении технологии синтеза на металлических подложках обеспечивают масштабируемый и контролируемый способ выращивания графеновых кристаллов. Данные методы позволяют контролировать количество слоев, размер графеновых кристаллов и их дефектность, меняя параметры, такие как температура, давление в реакторе, расход и состав газовой смеси. В настоящее время метод термического осаждения из газовой фазы (ТОГФ) является одним из самых популярных методов синтеза графена по стратегии «снизу-вверх», когда формирование слоя происходит из отдельных атомов. Несмотря на широкую апробацию ТОГФ метода, в научной литературе присутствуют противоречивые данные влияния параметров процесса на кинетику роста и структуру графеновых материалов, что говорит о недостаточном представлении о полном наборе параметров, определяющих процессы роста графеновых слоев. Наиболее актуальными на сегодняшний день являются вопросы синтеза монокристаллических графеновых слоев с низкой степенью дефектности.

К альтернативным способам синтеза графеновых материалов относятся методы химического расщепления графита. Данные технологии позволяют получать

порошки из малослойных графитовых структур со степенью расщепления до единичных графеновых слоев. Основным недостатком данных методов является присутствие в продуктах следов используемых в процессе реагентов и кислорода. Перспективным направлением развития технологий получения порошков малослойных графеновых (графитовых) материалов являются физические методы, основанные на расщеплении при интенсивном механическом воздействии, либо при конденсации углерода в газовой фазе в условиях электродугового распыления. Преимуществом электродугового метода является возможность одностадийного синтеза композитных материалов графен/наночастицы металлов при введении в распыляемые графитовые электроды различных химических элементов. Введение в атмосферу разряда паров различных элементов существенно изменяет условия горения дуги и влияет на структуру и свойства конденсирующихся углеродных наноструктур. Влияние паров различных элементов на формирование графена не исследовано в современной литературе. Композитные материалы на основе графена и металлических наночастиц имеют широкие перспективы применений в области катализа и возобновляемой энергетики.

Большинство потенциальных применений графеновых материалов требуют понимания процессов тепло- и массообмена и электростатического взаимодействия графена с окружающей средой и подложкой. Развитие представлений о взаимосвязи структурных параметров графеновых покрытий с сорбционными свойствами, параметрами конвективного теплообмена, смачиваемостью и диффузной проницаемостью позволит развить новые направления применения графеновых материалов в современной энергетике, гидродинамике, катализе и др.

Цель работы:

Выявление ключевых параметров и определение их роли в формировании графеновых материалов в термическом и дуговом методах синтеза. Оптимизация условий роста графена.

Исследование влияния условий термического и плазменно-дугового методов синтеза на морфологию и теплофизические свойства синтезированных материалов.

В соответствии с описанной целью были поставлены следующие задачи:

7

Определить зависимость морфологии материалов, синтезированных дуговым методом, от давления буферного газа, тока разряда и химического состава распыляемого электрода;

Определить влияние отжига в кислородсодержащей атмосфере синтезированных дуговым методом композитов на морфологию формирующихся оксидных наночастиц;

Выяснить роль кремния в формировании графена при совместном электродуговом распылении БьС электродов;

Определить влияние параметров термического разложения метана на меди на зародышеобразование, рост и морфологию формирующихся графеновых материалов;

Исследовать следующие физические и химические процессы при дуговом и термическом синтезе и свойства полученных материалов:

- гетерогенная конденсация углеродного пара при распылении композиционных материалов дуговым методом;

- теплообмен поликристаллической графеновой пленки, синтезированной термическим методом, с внешней атмосферой;

- гидрофильность медной поверхности, покрытой графеном, определить роль адсорбированного слоя воды;

- влияние водного окружения на электронную структуру графена.

Научная новизна работы:

Впервые обнаружено формирование графена при распылении кремний-графитового электрода в электрической дуге.

Впервые зарегистрировано формирование полых наночастиц оксида магния при отжиге композита М^-С, синтезированного дуговым методом.

Впервые показано, что при резистивном прогреве поликристаллической графеновой пленки, при свободном конвективном теплообмене с окружающей средой происходит неоднородный прогрев графеновых кристаллов. Для кристаллов графена размером 200 мкм перепад температур на воздухе составляет 19 К, в воде 55 К.

Показано, что выдержка поверхности меди, покрытой графеном, в атмосфере, содержащей пары воды, приводит к увеличению гидрофильности поверхности.

Впервые экспериментально зарегистрировано изменение ширины запрещенной зоны в графене при контакте с водой.

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием современных аналитических методов, стандартных экспериментальных методик, оценкой величин погрешностей, воспроизводимостью результатов, проведением калибровочных измерений, сравнением с известными в литературе экспериментальными, аналитическими и численными результатами.

Научное и практическое значение работы:

Научая значимость работы состоит в обнаружении новых механизмов гетерогенной конденсации паров в электрической дуге приводящей к формированию графена и полых керамических наночастиц. Развитии представлений о теплообмене графенового слоя с жидкой и газовой средой и описании влияния внешней среды на электронную структуру графенового слоя. Практически показано, что электродуговое распыление может эффективно применяться для синтеза металл-углеродных (металл-графеновых) композитов РёхСе1-х02 с высокой каталитической активностью для низкотемпературного окисления СО, и композитов Мп0х-Мп7С3-С для электродов суперконденсаторов. Электродуговые композиты могут эффективно применяться для получения новых материалов для электрохимических, каталитических, аддитивных технологий. С использованием результатов работы возможно создание нового метода электродугового синтеза графена и полых керамических наночастиц. Развитые технологии крупномасштабного синтеза графена методом химического осаждения из газовой фазы могут использоваться для промышленного производства монослойного графена.

Положения, выносимые на защиту:

Экспериментальные данные о конденсации металл-углеродных композитов в условиях электродугового распыления графитовых электродов с различными аддитивами.

Результаты исследований влияния добавки кремния в распыляемый графитовый электрод, на формирование графена при конденсации.

Экспериментальные данные о формирования полых наночастиц MgO, при отжиге нанокомпозита Mg-C, полученного в графитовой дуге.

Результаты расчета конвективного теплообмена поликристаллической графеновой пленки с окружающей средой.

Теоретические и экспериментальные данные о влиянии графенового покрытия на гидрофильность меди.

Экспериментальные данные и результаты теоретического анализа с использованием метода молекулярной динамики, доказывающие влияние водного окружения на ширину запрещенной зоны графена.

Личный вклад автора

Основные научные результаты, включенные в диссертацию и выносимые на защиту, получены соискателем лично. Постановка задач исследования проводилась диссертантом лично и в соавторстве с коллегами д.ф.-м.н. С.А. Новопашиным, к.ф.-м.н. С.З. Сахаповым, к.ф.-м.н. В.А. Андрющенко. Автор принимал непосредственное участие в проектировании, изготовлении и запуске экспериментальных установок, проведении экспериментальных исследований, анализе экспериментальных данных, подготовке публикаций по результатам исследований.

Апробация работы

Результаты и материалы диссертационного исследования обсуждались:

- на международных конференциях: 7th International Congress on Energy Fluxes

and Radiation Effects (Томск, Россия, 2020); Global conference on nanotechnology and

materials science (Valencia, Spain, 2019); International Conference "Advanced Carbon

Nanostructures" (Санкт-Петербург, Россия, 2019, 2017, 2015, 2011); 15th International

High-Tech Plasma Processes Conference (Toulouse, France, 2018); Russia-Japan

conference "Advanced Materials: Synthesis, Processing and Properties of Nanostructures

(Novosibirsk, Russia, 2016); Russian-French Workshop on Nanosciences and

Nanotechnologies (Novosibirsk, Russia, 2013); European Congress on Catalysis -

10

EuropaCat-XI (Lyon, France, 2013); ESF Research Conference - "Nanocarbons From

Physicochemical and Biological Properties to Biomedical and Environmental Effects"

(Naples, Italy, 2009; IWFAC'2007 (Санкт-Петербург, Россия, 2007); ISSPIC XIII

(Goteborg Sweden, 2006); International Conference on the Science and Application of

Nanotubes (Gothenburg, Sweden, 2005). RGD25 (Санкт-Петербург, Россия, 2006);

- на всероссийских конференциях: на международной конференции «Физика и

технологии перспективных материалов-2021» (Уфа, Россия, 2021); первой школе

молодых ученых «Электрохимические устройства: процессы, материалы,

технологии» (Новосибирск, Россия, 2021); всероссийской научной конференции с

элементами школы молодых ученых «Теплофизика и физическая гидродинамика»

(Ялта, Россия, 2021, 2020, 2019, 2018, 2017, 2016); открытой школе-конференции

стран СНГ «Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы-2020» (Уфа,

Россия, 2020); всероссийской конференции «XXXVI Сибирский теплофизический

семинар» (Новосибирск, Россия, 2020, 2019, 2018, 2017, 2012); международной

конференции молодых ученых, работающих в области углеродных материалов

(Троицк, Россия, 2019); российской конференции «Графен: молекула и 2D-

кристалл» (Новосибирск, Россия, 2019, 2017, 2015); всероссийской научной

конференции молодых ученых «НАУКА. ТЕХНОЛОГИИ. ИННОВАЦИИ»

(Новосибирск, Россия, 2017); всероссийской молодежной конференции «Физика

полупроводников и наноструктур, полупроводниковая опто- и наноэлектроника»

(Санкт-Петербург, Россия, 2017); всероссийской конференции молодых ученых

«Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии» (Томск, Россия,

2016); всероссийской конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки,

материаловедение, технологии» (Троицк, Россия, 2016, 2012); школе молодых

ученых и специалистов по актуальным проблемам физики, материаловедения,

технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его

основе «КРЕМНИИ-2016» (Новосибирск, Россия, 2016); всероссийской

конференции с участием иностранных ученых «Современные проблемы динамики

разреженных газов» (Новосибирск, Россия, 2013); Всероссийской конференции по

наноматериалам НАНО (Звенигород, Россия, 2013); Всероссийской конференции

11

молодых ученых «Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии» (Новосибирск, Россия, 2012); школе-конференции молодых ученых «Неорганические соединения и функциональные материалы» (Новосибирск, Россия, 2010); симпозиуме «Современная химическая физика» (Туапсе, Россия, 2009, 2007); всероссийской школе-семинаре молодых ученых «Физика неравновесных процессов в энергетике и наноиндустрии» (Новосибирск, Россия, 2007); всероссийской конференции по наноматериалам (Новосибирск, Россия, 2007); всероссийской конференции «Нанотехнологии и наноматериалы для биологии и медицины» (Новосибирск, Россия, 2007); всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск, Россия, 2007); всероссийской школе-конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (Новосибирск, Россия, 2006); международной школы-конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов» (Томск, Россия, 2005).

Публикации

По теме диссертации автором опубликовано 48 печатных работ, из них 32 - в ведущих реферируемых отечественных и зарубежных журналах из списка ВАК при Минобрнауки России (Российские нанотехнологии, Письма в ЖТФ, Теплофизика и Аэромеханика, ПМТФ, Int. J. of Heat and Mass Transfer, Journal of Engineering Thermophysics, Chemical Vapor Deposition, Applied Catalysis B: Environmental, Ceramics international, Advanced Materials Interfaces, Carbon, Materials Chemistry and Physics, Diamond and Related Materials, Materials Research Express, Internation Journal of Energy Research, Nanotechnology, Journal of Molecular Liquids, Applied Surface Science, Physica status solidi (a), International Journal of Thermophysics, Vacuum, Journal of Materials Science, Materials Science and Engineering: B); 16 - в материалах международных и российских конференций и семинаров (Journal of Physics: Conference Series, IEEE, Materials Today: Proceedings).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 400 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 162 рисунка и состоит из введения,

шести глав и заключения. Библиографический указатель содержит 704 источника.

12

Краткое содержание работы.

Во введении показана актуальность темы диссертационного исследования, сформулированы цели и задачи. Показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе представлен обзор современных методов синтеза графена и обсуждены потенциальные применения различных графеновых материалов. Рассмотрены основные векторы развития технологий химического осаждения из газовой фазы и технологий электродугового синтеза графеновых материалов и композитов на их основе. Описаны способы нанесения и переноса графеновых пленок на различные поверхности. Описаны возможные применения графеновых материалов для оптических, биологических, фотокаталитических и сенсорных приложений.

Вторая глава посвящена электродуговому синтезу графеновых материалов. Рассмотрены механизмы электродугового распыления чистых графитовых электродов и с добавками различных элементов. Представлены экспериментальные результаты синтеза металл-углеродных композитов в электрической дуге. Рассмотрены существующие теоретические модели для описания процессов при электродуговом распылении. Развита модель описания тепломассообмена в углеродной дуге. За основу реализуемой модели бралась модель (Kuпdrapu M., Keidar M. 2012).

Приведены результаты электродугового распыления электродов с добавкой кремния. Основной эффект влияния состоит в увеличении доли графена в синтезированном материале при увеличении концентрации кремния. Образование кристаллов карбида кремния приводит к появлению выделенных направлений, вдоль которых возможен эпитаксиальный рост графеновых плоскостей. Фрагмент графена, выращенный на С-гранях кристалла карбида кремния, может выступать в качестве зародыша для последующего роста графеновых плоскостей. Экспериментально апробированы режимы синтеза композитных наноматериалов Pd-С, Pt-С, ^-С, Ce-С, Al-С, П-С, Mg-С, Si-С, Zr-С, Mп-С, Co-С, Ni-С.

В третьей главе представлены возможные способы синтеза электродуговых композитов для различных приложений, связанных с катализом и химическими источниками тока. Описаны способы получения полых керамических наночастиц.

Плазменно-дуговой метод был применен для синтеза композитных палладий-цериевых катализаторов, которые использовались для низкотемпературного окисления монооксида углерода. Методом электродугового распыления были синтезированы композиты Mn-C-O. Наноматериалы были получены путем распыления графитового углерода с добавлением MnO2. Изучена морфология композитов Mn-C-O, образующихся при электродуговом напылении металлуглеродистых электродов в различных буферных газах (N2 и He), и влияние последующего отжига в кислородсодержащей атмосфере на их свойства. Экспериментально продемонстрирована возможность синтеза полых наночастиц оксидов алюминия и магния в электрической дуге. Эксперименты по распылению композитных электродов проводились при различных давлениях в среде гелия. После распыления в углеродной дуге производился отжиг материалов при температурах 1223 K. Синтезированы полые сферические наночастицы оксида магния; предложен механизм формирования полых наночастиц оксида магния в графитовой дуге; показано, что при совместной конденсации паров Al-Mg-C формируются полые наночастицы оксидов Al и Mg различных размеров.

Четвертая глава посвящена синтезу графена методом химического осаждения из газовой фазы. В данной главе обсуждается влияние условий процесса на рост однослойных и несколькослойных графеновых структур на меди с использованием метана в качестве источника углеводорода, а также способы переноса графеновых слоев на различные поверхности.

Представлены результаты экспериментальных исследований эволюции

кристаллической ориентации поверхности меди (Alfa Aesar 13382, 10950 и М00б) в

процессе отжига в условиях, соответствующих синтезу графена из метана.

Исследовано влияние отжига при различных температурах, временах, внешних

атмосферах на структуру зерен меди различной химической чистоты.

Проанализировано влияние динамики прогрева на формирование

14

моноориентированных массивов зерен. Проведен анализ влияния ключевых параметров синтеза (температура, состав газовой смеси) на параметры графеновых покрытий, полученных методом АР-ТОГФ на меди с использованием метана в качестве источника углерода, аргона и водорода в качестве буферных газов в широком диапазоне параметров.

Проведено исследование параметров формирующихся графеновых покрытий при различных временах роста в условиях постоянной концентрации водорода и при изменении концентрации водорода на начальном этапе и при последующем росте. Исследовано влияние шероховатости фольги на формирование графеновых покрытий. Представлены данные апробации технологий переноса графена с медной фольги на кремниевую подложку с использованием ПММА, термоадгезивной ленты (Revalpha 3198LS) и через жидкую фазу. Предложен метод механического переноса на ПЭТ/ЭВА с механической стабилизацией подложки.

В пятой главе рассмотрен теплообмен графеновой пленки с окружающей воздушной атмосферой и водой. Нагреватель на основе ХОГФ графена представлен в качестве локальных областей - границ кристаллов, на которых происходит тепловыделение за счет резистивного нагрева и поверхности, с которой происходит теплоотдача в окружающую среду. В главе представлена теплофизическая модель графенового нагревателя и проведена ее экспериментальная апробация. Решена задача теплообмена поликристаллической графеновой пленки с окружающей средой; получены нагреватели на основе ПЭТ/ЭВА-графен с сопротивлением 0,81 кОм на единицу площади и максимальной теплоотдачей 0,8 Вт/см2. Создан демонстрационный термоакустический преобразователь на основе ПЭТ/ЭВА-графен.

Шестая глава посвящена теоретическому и экспериментальному

исследованию взаимодействия графеновых покрытий на медной и ПЭТ/ЭВА

подложке с водой. Представлены экспериментальные данные гидрофильности

графеновых покрытий на медной подложке и исследовано изменение сопротивления

графен-ПЭТ/ЭВА образцов при погружении в воду. Показано, что главным

фактором, влияющим на изменение контактного угла для графеновых покрытий,

15

является взаимодействие поверхности с парами воды. Экспериментально показана возможность восстановления графеновой поверхности после длительной экспозиции на атмосфере.

В главе приведены результаты исследования влияния водного окружения на электросопротивление однослойного графена при различных температурах. В экспериментах использовались композиты графен-ПЭТ/ЭВА. Показано, что при погружении графена в воду наблюдается резкий рост сопротивления. Расчеты методом молекулярной динамики показали, что в приповерхностной зоне из-за наличия областей, в которых плоскости молекул воды ориентированы в основном параллельно плоскости графенового листа, и дополнительного структурирования в этих областях за счет интенсивного образования водородных связей, возникает специфическое распределение электрических полей. Наличие внешних электрических полей приводит к изменению ширины запрещенной зоны в графене и изменению его сопротивления.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Графен, свойства и перспективы применения

Углеродные материалы перспективны к использованию во многих отраслях современной промышленности, наличие большого количества аллотропных модификаций углерода позволяет на его основе производить материалы с существенно различными свойствами. Фуллерены, углеродные нанотрубки и волокна, графеновые структуры могут применяться в качестве добавок, модифицирующих свойства традиционных материалов, и в качестве элементов различных устройств, таких как солнечные элементы, топливные элементы, прозрачные электроды, полевые транзисторы и т.д. Переход от объемного материала (графит, алмаз) к наноструктурам сопровождался обнаружением целого ряда уникальных свойств углеродных структур (высокая проводимость, теплопроводность, прочность, химическая стабильность); еще более перспективный путь создания новых материалов на основе углерода - это химическая модификация графитоподобных углеродных наноструктур, направление наиболее актуально в области биотехнологий и наноэлектроники.

Наиболее популярным представителем углеродных наноструктур в настоящее время является графен. С одной стороны, графен можно рассматривать как базисный элемент всех графитоподобных наноструктур, с другой, данному представителю семейства углеродных наноструктур присущ ряд уникальных свойств, таких как нулевая ширина запрещенной зоны, высокая подвижность электронов, высокая оптическая прозрачность и механическая прочность [1]. Химическая модификация графеновых структур позволяет получать структуры с ненулевой шириной запрещенной зоны (гидрирование графена до графана [2]), частичное гидрирование приводит к проявлению в графене ферромагнитных свойств [3]. Фторирование графена позволяет получать диэлектрик с шириной запрещенной зоны 3 эВ [4]. Легирование графена азотом и бором позволяет

получать полупроводники п- и р-типов [5].

17

Технологии на основе графена могут создать альтернативу кремниевым. Уникальные механические и электронные свойства делают графен перспективным кандидатом для создания гибких электронных устройств [6,7,8], полевых транзисторов [9,10], солнечных элементов [11,12], устройств накопления энергии [13,14,15].

Основываясь на обзорах научных трудов, посвященных исследованию устройств на основе графена, можно заключить, что он может быть использован в качестве электродов (истока и стока), а также в качестве канального слоя в любой структуре полевого транзистора [16]. Графен имеет широкие перспективы применения в устройствах гибкой электроники. Графен может заменить дорогостоящие материалы, такие как платина и индий, в солнечных батареях и топливных элементах. Прозрачность и высокая проводимость графеновых структур делает его конкурентом 1ТО электродов. Применение графена в суперконденсаторах позволяет улучшить удельную емкость [17].

Все большую популярность набирает применение графена в качестве элемента биосенсорных устройств [18]. Основной принцип детектирования в таких сенсорах -электрохимический, основанный на переносе заряда через графеновый электрод [18,19,20]. Представляются перспективными разработка и создание систем диагностики без переноса зарядов через электрод, что позволяет существенно упростить систему в ряде задач, например, при выявлении целевых последовательностей ДНК в биоанализе. Унифицированная биосенсорная платформа на основе графеновых устройств может быть уникальным объектом для детектирования биоматериала (нуклеиновых кислот: ДНК и РНК, а также белков).

Технологии, основанные на углеродных наноструктурах, не уступают, а в

некоторых случаях существенно превосходят кремниевые аналоги. В настоящее

время сложно представить, что углерод сможет заменить кремний в электронике в

связи с широко развитой производственной базой кремниевых устройств. Наиболее

вероятный сценарий развития углеродного рынка — это поиск областей, в которых

кремниевые аналоги существенно хуже либо неприменимы совсем. Теоретически

устройства на основе графена имеют уникальные параметры, но практически

18

параметры получаемых тестовых наноустройств существенно зависят от способов их реализации и методов синтеза графена. В настоящее время не существует готовых технологий синтеза электронных компонент на основе графена. Поиск новых методов создания графеновых наноустройств и анализ их рабочих характеристик является актуальной задачей, решение которой способно привести к созданию прорывных технологий.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Смовж Дмитрий Владимирович, 2022 год

Список литературы

1. Bisoyi H. K., Kumar S. Carbon-based liquid crystals: art and science //Liquid

crystals. - 2011. - Т. 38. - №. 11-12. - С. 1427-1449.

2. Yan L. et al. Chemistry and physics of a single atomic layer: strategies and challenges for functionalization of graphene and graphene-based materials //Chemical Society Reviews. - 2012. - Т. 41. - №. 1. - С. 97-114.

3. Xie L. et al. Room temperature ferromagnetism in partially hydrogenated epitaxial graphene //Applied Physics Letters. - 2011. - Т. 98. - №. 19. - С. 193113.

4. Wong S. L. et al. Quasi-free-standing epitaxial graphene on SiC (0001) by fluorine intercalation from a molecular source //ACS nano. - 2011. - Т. 5. - №. 9. - С. 7662-7668.

5. Panchakarla L. S. et al. Synthesis, structure, and properties of boron-and nitrogen-doped graphene //Advanced Materials. - 2009. - Т. 21. - №. 46. - С. 4726-4730.

6. Yang C. H. et al. Electrochromic characteristics of nitrogen-doped graphene/TiO2 nanocomposite electrodes //Electrochimica Acta. - 2014. - Т. 123. - С. 268-277.

7. Kim S. Y. et al. Optical analysis of organic photovoltaic cells incorporating graphene as a transparent electrode //Organic Electronics. - 2013. - Т. 14. - №. 6. - С. 1496-1503.

8. Lahiri I., Verma V. P., Choi W. An all-graphene based transparent and flexible field emission device //Carbon. - 2011. - Т. 49. - №. 5. - С. 1614-1619.

9. Ghobadi N., Abdi Y. Device characteristics and tight binding based modeling of bilayer graphene field-effect transistor //Current Applied Physics. - 2013. - Т. 13. - №. 6. - С. 1082-1089.

10. He B. et al. Defect-controlled synthesis of graphene based nano-size electronic devices using in situ thermal treatment //Organic Electronics. - 2014. - Т. 15. - №. 3. - С. 685-691.

11. Al-Ghamdi A. A. et al. Improved solar efficiency by introducing graphene oxide in purple cabbage dye sensitized TiO2 based solar cell //Solid State Communications. -2014. - Т. 183. - С. 56-59.

12. Yu F., Kuppa V. K. Enhancement in the performance of organic photovoltaic devices with pristine graphene //Materials Letters. - 2013. - Т. 99. - С. 72-75.

13. Trigueiro J. P. C., Lavall R. L., Silva G. G. Supercapacitors based on modified graphene electrodes with poly (ionic liquid) //Journal of Power Sources. - 2014. - T. 256. - C. 264-273.

14. Yang J., Gunasekaran S. Electrochemically reduced graphene oxide sheets for use in high performance supercapacitors //Carbon. - 2013. - T. 51. - C. 36-44.

15. De la Fuente Salas I. M., Sudhakar Y. N., Selvakumar M. High performance of symmetrical supercapacitor based on multilayer films of graphene oxide/polypyrrole electrodes //Applied surface science. - 2014. - T. 296. - C. 195-203.

16. Sharma B. K., Ahn J. H. Graphene based field effect transistors: Efforts made towards flexible electronics //Solid-State Electronics. - 2013. - T. 89. - C. 177-188.

17. Grande L. et al. Graphene for energy harvesting/storage devices and printed electronics //Particuology. - 2012. - T. 10. - №. 1. - C. 1-8.

18. Ma H. et al. Graphene-based optical and electrochemical biosensors: a review //Analytical Letters. - 2013. - T. 46. - №. 1. - C. 1-17.

19. Kuila T. et al. Recent advances in graphene-based biosensors //Biosensors and bioelectronics. - 2011. - T. 26. - №. 12. - C. 4637-4648.

20. Shao Y. et al. Graphene based electrochemical sensors and biosensors: a review //Electroanalysis: An International Journal Devoted to Fundamental and Practical Aspects of Electroanalysis. - 2010. - T. 22. - №. 10. - C. 1027-1036.

21. Huo C. et al. 2D materials via liquid exfoliation: a review on fabrication and applications //Science bulletin. - 2015. - T. 60. - №. 23. - C. 1994-2008.

22. Banerjee B. C., Hirt T. J., Walker P. L. Pyrolytic carbon formation from carbon suboxide //Nature. - 1961. - T. 192. - №. 4801. - C. 450

23. Babaev A. A. et al. Temperature Dependence of Electrical Resistance of Graphene Oxide //High Temperature. - 2019. - T. 57. - №. 2. - C. 198-202.

24. Babaev A. A. et al. Optical and electrical properties of graphene oxide //Optics and Spectroscopy. - 2018. - T. 125. - №. 6. - C. 1014-1018.

25. Obraztsov A. N. Making graphene on a large scale //Nature nanotechnology. -2009. - T. 4. - №. 4. - C. 212-213.

26. Kondrashov I. et al. Preparation of Copper Surface for the Synthesis of Single-Layer Graphene //Nanomaterials. - 2021. - Т. 11. - №. 5. - С. 1071.

27. Komlenok M. S. et al. Printing of crumpled CVD graphene via blister-based laser-induced forward transfer //Nanomaterials. - 2020. - Т. 10. - №. 6. - С. 1103.

28. Rybin M. G. et al. In situ control of CVD synthesis of graphene film on nickel foil //physica status solidi (b). - 2018. - Т. 255. - №. 1. - С. 1700414.

29. Kondrashov I. I. et al. Controlled graphene synthesis from solid carbon sources //physica status solidi (b). - 2019. - Т. 256. - №. 9. - С. 1800688.

30. Дмитриев А. С. Введение в нанотеплофизику //М.: БИНОМ. - 2015. - Т. 792.

- С. 6.

31. Dmitriev A. S., Makarov P. G., El Bouz M. A. A new regime of nucleate boiling in microsphere mesostructures: Jumping pool boiling //Technical Physics Letters. - 2015.

- Т. 41. - №. 3. - С. 288-290.

32. Дмитриев А. С., Клименко А. В. Преобразование солнечного излучения в пар-новые возможности на основе наноматериалов (обзор) //Теплоэнергетика. -2020. - №. 2. - С. 3-19.

33. Высоцкий В. В. и др. Графеновые нанохлопья и гибридные нанокомпозиты с наночастицами золота и серебра: оптические и тепловые свойства //Известия Академии наук. Серия химическая. - 2020. - №. 1. - С. 32-42.

34. Dmitriev A. S., Ivlev N. F., Makarov P. G. Evaporation Rate Management Using Substrates with Graphene Nanoflakes Coating //Materials Science Forum. - Trans Tech Publications Ltd, 2020. - Т. 992. - С. 802-808.

35. Е.В. Аметистов Графен меняет все. Эксперт. - 2021. - № 21. - С. 55-57.

36. Grebenko A. K. et al. High-Quality Graphene Using Boudouard Reaction //Advanced Science. - 2022. - Т. 9. - №. 12. - С. 2200217.

37. Arkhipov V. E. et al. Optimization of parameters of graphene synthesis on copper foil at low methan pressure //Journal of Structural Chemistry. - 2018. - Т. 59. - №. 4. - С. 759-765.

38. Sysoev V. I. et al. Chemiresistive properties of imprinted fluorinated graphene

films //Materials. - 2020. - Т. 13. - №. 16. - С. 3538.

342

39. El-Sayed M. A. et al. Optical Constants of Chemical Vapor Deposited Graphene for Photonic Applications //Nanomaterials. - 2021. - Т. 11. - №. 5. - С. 1230.

40. Gubin M. Y. et al. Nonlinear plasmonic switching in graphene-based stub nanoresonator loaded with core-shell nanowire //Applied Surface Science. - 2020. - Т. 506. - С. 144814.

41. Bandurin D. A. et al. Cyclotron resonance overtones and near-field magnetoabsorption via terahertz Bernstein modes in graphene //Nature Physics. - 2022. -Т. 18. - №. 4. - С. 462-467.

42. Bandurin D. A. et al. Resonant terahertz detection using graphene plasmons //Nature communications. - 2018. - Т. 9. - №. 1. - С. 1-8.

43. Antonova I. V. et al. Fluorinated graphene suspension for flexible and printed electronics: Flakes, 2D films, and heterostructures //Materials & Design. - 2019. - Т. 164.

- С. 107526.

44. Antonova I. V. et al. Nanostructuring of CVD graphene by high-energy heavy ions //Diamond and Related Materials. - 2022. - Т. 123. - С. 108880.

45. Antonova I. V. et al. Graphene/hexagonal boron nitride composite nanoparticles for 2D printing technologies //Advanced Engineering Materials. - 2022. - Т. 24. - №. 3. -С. 2100917.

46. Алексеев Н. И. и др. Ионные полимерные электроактивные актюаторы на основе ионообменной мембраны МФ-4СК. Часть 2. Ионные полимер-графеновые композиты //Журнал структурной химии. - 2020. - Т. 61. - №. 4. - С. 639-647.

47. Шульга Ю. М. и др. Чернила для 2D-печати на основе расслоенного ультразвуком графита //Письма в ЖТФ. - 2017. - Т. 43. - №. 5. - С. 84.

48. Keidar M. Factors affecting synthesis of single wall carbon nanotubes in arc discharge //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2007. - Т. 40. - №. 8. - С. 2388.

49. Ando Y. et al. Mass production of single-wall carbon nanotubes by the arc plasma jet method //Chemical Physics Letters. - 2000. - Т. 323. - №. 5-6. - С. 580-585.

50. Kratschmer W. et al. Solid C60: a new form of carbon //Nature. - 1990. - Т. 347.

- №. 6291. - С. 354-358.

51. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon //nature. - 1991. - Т. 354. - №. 6348. - С. 56-58.

52. Waldorff E. I. et al. Characterization of carbon nanotubes produced by arc discharge: Effect of the background pressure //Journal of applied physics. - 2004. - Т. 95.

- №. 5. - С. 2749-2754.

53. Saito Y. et al. Yield of fullerenes generated by contact arc method under He and Ar: dependence on gas pressure //Chemical physics letters. - 1992. - Т. 200. - №. 6. - С. 643-648.

54. Arora N., Sharma N. N. Arc discharge synthesis of carbon nanotubes: Comprehensive review //Diamond and related materials. - 2014. - Т. 50. - С. 135-150.

55. Li B., Song X., Zhang P. Raman-assessed structural evolution of as-deposited few-layer graphene by He/H2 arc discharge during rapid-cooling thinning treatment //Carbon. - 2014. - Т. 66. - С. 426-435.

56. Лозовик Ю. Е., Попов А. М. Образование и рост углеродных наноструктур—фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов //Успехи физических наук. - 1997. - Т. 167. - №. 7. - С. 751-774.

57. Iijima S., Ajayan P. M., Ichihashi T. Growth model for carbon nanotubes //Physical review letters. - 1992. - Т. 69. - №. 21. - С. 3100.

58. Scott J. H. J., Majetich S. A. Morphology, structure, and growth of nanoparticles produced in a carbon arc //Physical Review B. - 1995. - Т. 52. - №. 17. - С. 12564.

59. Мальцев В. А. и др. Синтез металлических наночастиц на углеродной матрице //Российские нанотехнологии. - 2007. - Т. 2. - №. 5-6. - С. 85-89.

60. Зайковский А. В. и др. Плазменно-дуговой синтез наночастиц оксидов и карбидов вольфрама и алюминия //Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: физика. - 2013. - Т. 8. - №. 2. - С. 95-101.

61. Farhat S., Scott C. D. Review of the arc process modeling for fullerene and nanotube production //Journal of nanoscience and nanotechnology. - 2006. - Т. 6. - №. 5.

- С. 1189-1210.

62. Lefort A. et al. Erosion of graphite electrodes //Journal of Physics D: Applied Physics. - 1993. - Т. 26. - №. 8. - С. 1239.

63. Bilodeau J. F., Pousse J., Gleizes A. A mathematical model of the carbon arc reactor for fullerene synthesis //Plasma chemistry and plasma processing. - 1998. - Т. 18. - №. 2. - С. 285-303.

64. Hinkov I., Farhat S., Scott C. D. Influence of the gas pressure on single-wall carbon nanotube formation //Carbon. - 2005. - Т. 43. - №. 12. - С. 2453-2462.

65. Keidar M., Waas A. M. On the conditions of carbon nanotube growth in the arc discharge //Nanotechnology. - 2004. - Т. 15. - №. 11. - С. 1571.

66. Gamaly E. G., Ebbesen T. W. Mechanism of carbon nanotube formation in the arc discharge //Physical Review B. - 1995. - Т. 52. - №. 3. - С. 2083.

67. Ajayan P. M. et al. Opening carbon nanotubes with oxygen and implications for filling //Nature. - 1993. - Т. 362. - №. 6420. - С. 522-525.

68. Fetterman A. J., Raitses Y., Keidar M. Enhanced ablation of small anodes in a carbon nanotube arc plasma //Carbon. - 2008. - Т. 46. - №. 10. - С. 1322-1326.

69. Shashurin A., Keidar M., Beilis I. I. Voltage-current characteristics of an anodic arc producing carbon nanotubes //Journal of Applied Physics. - 2008. - Т. 104. - №. 6. -С. 063311.

70. Shashurin A., Keidar M. Factors affecting the size and deposition rate of the cathode deposit in an anodic arc used to produce carbon nanotubes //Carbon. - 2008. - Т. 46. - №. 13. - С. 1826-1828.

71. Алексеев Н. И., Дюжев Г. А. Дуговой разряд с испаряющимся анодом (Почему род буферного газа влияет на процесс образования фуллуренов?) //Журнал технической физики. - 2001. - Т. 71. - №. 10. - С. 41-49.

72. Алексеев Н. И. О механизме образования углеродных нанотрубок. I. Термодинамика образования капель расплава углерода в металлическом катализаторе //Журнал технической физики. - 2004. - Т. 74. - №. 8. - С. 45-50.

73. Keidar M., Beilis I. I. Modeling of atmospheric-pressure anodic carbon arc producing carbon nanotubes //Journal of Applied Physics. - 2009. - Т. 106. - №. 10. - С. 103304.

74. Kundrapu M., Keidar M. Numerical simulation of carbon arc discharge for

nanoparticle synthesis //Physics of Plasmas. - 2012. - Т. 19. - №. 7. - С. 073510.

345

75. Lim J. Y. et al. Recent trends in the synthesis of graphene and graphene oxide based nanomaterials for removal of heavy metals—A review //Journal of Industrial and Engineering Chemistry. - 2018. - T. 66. - C. 29-44.

76. Munoz R., Gomez-Aleixandre C. Review of CVD synthesis of graphene //Chemical Vapor Deposition. - 2013. - T. 19. - №. 10-11-12. - C. 297-322.

77. Hlekelele L. et al. TiO 2 composited with carbon nanofibers or nitrogen-doped carbon nanotubes synthesized using coal fly ash as a catalyst: Bisphenol-A photodegradation efficiency evaluation //New Journal of Chemistry. - 2018. - T. 42. - №. 6. - C. 4531-4542.

78. Hintsho N. et al. Direct synthesis of carbon nanofibers from South African coal fly ash //Nanoscale Research Letters. - 2014. - T. 9. - №. 1. - C. 1-11.

79. Somani P. R., Somani S. P., Umeno M. Planer nano-graphenes from camphor by CVD //Chemical Physics Letters. - 2006. - T. 430. - №. 1-3. - C. 56-59.

80. Bae S. et al. Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes //Nature nanotechnology. - 2010. - T. 5. - №. 8. - C. 574-578.

81. Li X. et al. Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils //science. - 2009. - T. 324. - №. 5932. - C. 1312-1314.

82. Kobayashi T. et al. S. 40 Hayazaki, S. Nagai, Y. Mizuguchi, Y. Murakami and D. Hobara //Appl. Phys. Lett. - 2013. - T. 102. - C. 023112.

83. Vlassiouk I. et al. Large scale atmospheric pressure chemical vapor deposition of graphene //Carbon. - 2013. - T. 54. - C. 58-67.

84. Wang X. et al. Large-scale synthesis of few-layered graphene using CVD //Chemical Vapor Deposition. - 2009. - T. 15. - №. 1-3. - C. 53-56.

85. Lee J. K. et al. The seeded growth of graphene //Scientific reports. - 2014. - T. 4. - №. 1. - C. 1-5.

86. Qi J. L. et al. Synthesis of graphene on a Ni film by radio-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition //Chinese science bulletin. - 2012. - T. 57. - №. 23. -C. 3040-3044.

87. Kim Y. et al. Low-temperature synthesis of graphene on nickel foil by microwave plasma chemical vapor deposition //Applied physics letters. - 2011. - T. 98. - №. 26. - C. 263106.

88. Addou R. et al. Monolayer graphene growth on Ni (111) by low temperature chemical vapor deposition //Applied Physics Letters. - 2012. - T. 100. - №. 2. - C. 021601.

89. Kalita G., Wakita K., Umeno M. Low temperature growth of graphene film by microwave assisted surface wave plasma CVD for transparent electrode application //Rsc Advances. - 2012. - T. 2. - №. 7. - C. 2815-2820.

90. Woo Y. S. et al. Low temperature growth of complete monolayer graphene films on Ni-doped copper and gold catalysts by a self-limiting surface reaction //Carbon. - 2013.

- T. 64. - C. 315-323.

91. Chen Z. et al. Bulk growth of mono-to few-layer graphene on nickel particles by chemical vapor deposition from methane //Carbon. - 2010. - T. 48. - №. 12. - C. 35433550.

92. Kim Y. S. et al. Methane as an effective hydrogen source for single-layer graphene synthesis on Cu foil by plasma enhanced chemical vapor deposition //Nanoscale.

- 2013. - T. 5. - №. 3. - C. 1221-1226.

93. Mueller N. S. et al. Growing graphene on polycrystalline copper foils by ultrahigh vacuum chemical vapor deposition //Carbon. - 2014. - T. 78. - C. 347-355.

94. Sun X. et al. Low-temperature and rapid growth of large single-crystalline graphene with ethane //Small. - 2018. - T. 14. - №. 3. - C. 1702916.

95. Wassei J. K. et al. Chemical vapor deposition of graphene on copper from methane, ethane and propane: evidence for bilayer selectivity //Small. - 2012. - T. 8. - №. 9. - C. 1415-1422.

96. Li Z. et al. Low-temperature growth of graphene by chemical vapor deposition using solid and liquid carbon sources //ACS nano. - 2011. - T. 5. - №. 4. - C. 3385-3390.

97. Srivastava A. et al. Novel liquid precursor-based facile synthesis of large-area continuous, single, and few-layer graphene films //Chemistry of Materials. - 2010. - T. 22. - №. 11. - C. 3457-3461.

98. Gadipelli S. et al. A highly practical route for large-area, single layer graphene from liquid carbon sources such as benzene and methanol //Journal of Materials Chemistry. - 2011. - T. 21. - №. 40. - C. 16057-16065.

99. Gnisci A. et al. Ethanol-CVD growth of sub-mm single-crystal graphene on flat Cu surfaces //The Journal of Physical Chemistry C. - 2018. - T. 122. - №. 50. - C. 2883028838.

100. Guermoune A. et al. Chemical vapor deposition synthesis of graphene on copper with methanol, ethanol, and propanol precursors //Carbon. - 2011. - T. 49. - №. 13. - C. 4204-4210.

101. Ravani F. et al. Graphene production by dissociation of camphor molecules on nickel substrate //Thin Solid Films. - 2013. - T. 527. - C. 31-37.

102. Sun Z. et al. Growth of graphene from solid carbon sources //Nature. - 2010. -T. 468. - №. 7323. - C. 549-552.

103. Gan X. et al. A simple method to synthesize graphene at 633 K by dechlorination of hexachlorobenzene on Cu foils //Carbon. - 2012. - T. 50. - №. 1. - C. 306-310.

104. Sun H. et al. Synthesis of large-area monolayer and bilayer graphene using solid coronene by chemical vapor deposition //Carbon. - 2016. - T. 108. - C. 356-362.

105. Lee E. et al. Heterogeneous Solid Carbon Source-Assisted Growth of High-Quality Graphene via CVD at Low Temperatures //Advanced Functional Materials. -2016. - T. 26. - №. 4. - C. 562-568.

106. Wang X. Y., Yao X., Müllen K. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the graphene era //Science China Chemistry. - 2019. - T. 62. - №. 9. - C. 1099-1144.

107. Ruan G. et al. Growth of graphene from food, insects, and waste //ACS nano. -2011. - T. 5. - №. 9. - C. 7601-7607.

108. Sharma S. et al. Synthesis of graphene crystals from solid waste plastic by chemical vapor deposition //Carbon. - 2014. - T. 72. - C. 66-73.

109. Cushing G. W. et al. Graphene growth on Pt (111) by ethylene chemical vapor deposition at surface temperatures near 1000 K //The Journal of Physical Chemistry C. -2015. - T. 119. - №. 9. - C. 4759-4768.

110. Weatherup R. S., Dlubak B., Hofmann S. Kinetic control of catalytic CVD for high-quality graphene at low temperatures //ACS nano. - 2012. - T. 6. - №. 11. - C. 9996-10003.

111. Mukanova A. et al. CVD graphene growth on a surface of liquid gallium //Materials Today: Proceedings. - 2017. - T. 4. - №. 3. - C. 4548-4554.

112. Kondo D. et al. Low-temperature synthesis of graphene and fabrication of top-gated field effect transistors without using transfer processes //Applied physics express. -2010. - T. 3. - №. 2. - C. 025102.

113. Rummeli M. H. et al. Direct low-temperature nanographene CVD synthesis over a dielectric insulator //ACS nano. - 2010. - T. 4. - №. 7. - C. 4206-4210.

114. Wei D. et al. Critical crystal growth of graphene on dielectric substrates at low temperature for electronic devices //Angewandte Chemie. - 2013. - T. 125. - №. 52. - C. 14371-14376.

115. Van Nang L., Kim E. T. Low-temperature synthesis of graphene on Fe2O3 using inductively coupled plasma chemical vapor deposition //Materials Letters. - 2013. -T. 92. - C. 437-439.

116. McLean B. et al. Catalytic CVD synthesis of boron nitride and carbon nanomaterials-synergies between experiment and theory //Physical Chemistry Chemical Physics. - 2017. - T. 19. - №. 39. - C. 26466-26494.

117. Yang W. et al. Growth, characterization, and properties of nanographene //Small. - 2012. - T. 8. - №. 9. - C. 1429-1435.

118. Zhao J. et al. Ultra-sensitive strain sensors based on piezoresistive nanographene films //Applied Physics Letters. - 2012. - T. 101. - №. 6. - C. 063112.

119. Lee J. H. et al. Wafer-scale growth of single-crystal monolayer graphene on reusable hydrogen-terminated germanium //Science. - 2014. - T. 344. - №. 6181. - C. 286-289.

120. Britnell L. et al. Field-effect tunneling transistor based on vertical graphene heterostructures //Science. - 2012. - T. 335. - №. 6071. - C. 947-950.

121. Sun J. et al. Direct low-temperature synthesis of graphene on various glasses by plasma-enhanced chemical vapor deposition for versatile, cost-effective electrodes //Nano Research. - 2015. - Т. 8. - №. 11. - С. 3496-3504.

122. Negishi R. et al. Layer-by-layer growth of graphene layers on graphene substrates by chemical vapor deposition //Thin Solid Films. - 2011. - Т. 519. - №. 19. -С. 6447-6452.

123. Fan L. et al. Topology evolution of graphene in chemical vapor deposition, a combined theoretical/experimental approach toward shape control of graphene domains //Nanotechnology. - 2012. - Т. 23. - №. 11. - С. 115605.

124. Robertson A. W. et al. Spatial control of defect creation in graphene at the nanoscale //Nature communications. - 2012. - Т. 3. - №. 1. - С. 1-7.

125. Novoselov K. S. et al. Electric field effect in atomically thin carbon films //science. - 2004. - Т. 306. - №. 5696. - С. 666-669.

126. Ferrari A. C. et al. Raman spectrum of graphene and graphene layers //Physical review letters. - 2006. - Т. 97. - №. 18. - С. 187401.

127. Zhang Y. et al. Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene //nature. - 2005. - Т. 438. - №. 7065. - С. 201-204.

128. Novoselov K. S. et al. Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene //nature. - 2005. - Т. 438. - №. 7065. - С. 197-200.

129. Zhang Y. et al. Fabrication and electric-field-dependent transport measurements of mesoscopic graphite devices //Applied Physics Letters. - 2005. - Т. 86. - №. 7. - С. 073104.

130. Lu X. et al. Patterning of highly oriented pyrolytic graphite by oxygen plasma etching //Applied Physics Letters. - 1999. - Т. 75. - №. 2. - С. 193-195.

131. Girifalco L. A., Lad R. A. Energy of cohesion, compressibility, and the potential energy functions of the graphite system //The Journal of chemical physics. - 1956. - Т. 25. - №. 4. - С. 693-697.

132. Костогруд И.А. Экспериментальное исследование процессов термического синтеза графена на меди и переноса графена на полимер : дис. - Институт

теплофизики им. СС Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук, 2020.

133. Levendorf M. P. et al. Transfer-free batch fabrication of single layer graphene transistors //Nano letters. - 2009. - Т. 9. - №. 12. - С. 4479-4483.

134. Ismach A. et al. Direct chemical vapor deposition of graphene on dielectric surfaces //Nano letters. - 2010. - Т. 10. - №. 5. - С. 1542-1548.

135. Su C. Y. et al. Direct formation of wafer scale graphene thin layers on insulating substrates by chemical vapor deposition //Nano letters. - 2011. - Т. 11. - №. 9. - С. 36123616.

136. Lee C. S. et al. Dual graphene films growth process based on plasma-assisted chemical vapor deposition //Carbon Nanotubes, Graphene, and Associated Devices III. -International Society for Optics and Photonics, 2010. - Т. 7761. - С. 77610P.

137. Shin H. J. et al. Transfer-Free Growth of Few-Layer Graphene by Self-Assembled Monolayers //Advanced Materials. - 2011. - Т. 23. - №. 38. - С. 4392-4397.

138. Song J. et al. A general method for transferring graphene onto soft surfaces //Nature nanotechnology. - 2013. - Т. 8. - №. 5. - С. 356-362.

139. Byun S. J. et al. Graphenes converted from polymers //The Journal of Physical Chemistry Letters. - 2011. - Т. 2. - №. 5. - С. 493-497.

140. Mattevi C. et al. Solution-processable organic dielectrics for graphene electronics //Nanotechnology. - 2012. - Т. 23. - №. 34. - С. 344017.

141. Lin Y. C. et al. Clean transfer of graphene for isolation and suspension //ACS nano. - 2011. - Т. 5. - №. 3. - С. 2362-2368.

142. Park H. J. et al. Growth and properties of few-layer graphene prepared by chemical vapor deposition //Carbon. - 2010. - Т. 48. - №. 4. - С. 1088-1094.

143. Burwell G., Smith N., Guy O. Investigation of the utility of cellulose acetate butyrate in minimal residue graphene transfer, lithography, and plasma treatments //Microelectronic Engineering. - 2015. - Т. 146. - С. 81-84.

144. Tanabe S., Furukawa K., Hibino H. Etchant-free and damageless transfer of monolayer and bilayer graphene grown on SiC //Japanese Journal of Applied Physics. -2014. - Т. 53. - №. 11. - С. 115101.

145. Dean C. R. et al. Boron nitride substrates for high-quality graphene electronics //Nature nanotechnology. - 2010. - T. 5. - №. 10. - C. 722-726.

146. Xin G. et al. A graphene sheet exfoliated with microwave irradiation and interlinked by carbon nanotubes for high-performance transparent flexible electrodes //Nanotechnology. - 2010. - T. 21. - №. 40. - C. 405201.

147. Geim A. K. Graphene: status and prospects //science. - 2009. - T. 324. - №. 5934. - C. 1530-1534.

148. Geim A. K., Novoselov K. S. The rise of graphene //Nanoscience and technology: a collection of reviews from nature journals. - 2010. - C. 11-19.

149. Lee C. XD Wei, JW Kysar, J //Hone, Science. - 2008. - T. 321. - C. 385.

150. Du X. et al. Approaching ballistic transport in suspended graphene //Nature nanotechnology. - 2008. - T. 3. - №. 8. - C. 491-495.

151. Balandin A. A. et al. Superior thermal conductivity of single-layer graphene //Nano letters. - 2008. - T. 8. - №. 3. - C. 902-907.

152. Grantab R., Shenoy V. B., Ruoff R. S. Anomalous strength characteristics of tilt grain boundaries in graphene //Science. - 2010. - T. 330. - №. 6006. - C. 946-948.

153. Lin Y. M. et al. 100-GHz transistors from wafer-scale epitaxial graphene //Science. - 2010. - T. 327. - №. 5966. - C. 662-662.

154. Bunch J. S. et al. Electromechanical resonators from graphene sheets //Science.

- 2007. - T. 315. - №. 5811. - C. 490-493.

155. Kim K. S. et al. Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes //nature. - 2009. - T. 457. - №. 7230. - C. 706-710.

156. Eda G., Fanchini G., Chhowalla M. Large-area ultrathin films of reduced graphene oxide as a transparent and flexible electronic material //Nature nanotechnology.

- 2008. - T. 3. - №. 5. - C. 270-274.

157. Chang H. et al. A transparent, flexible, low-temperature, and solution-processible graphene composite electrode //Advanced Functional Materials. - 2010. - T. 20. - №. 17. - C. 2893-2902.

158. Nair R. R. et al. Fine structure constant defines visual transparency of graphene

//Science. - 2008. - T. 320. - №. 5881. - C. 1308-1308.

352

159. Cooper D. R. et al. Experimental Review of Graphene, ISRN Condensed Matter Physics, 2012. - 2012.

160. Shan C. et al. Direct electrochemistry of glucose oxidase and biosensing for glucose based on graphene //Analytical Chemistry. - 2009. - T. 81. - №. 6. - C. 23782382.

161. Chang H. et al. Graphene fluorescence resonance energy transfer aptasensor for the thrombin detection //Analytical chemistry. - 2010. - T. 82. - №. 6. - C. 2341-2346.

162. Swathi R. S., Sebastian K. L. Resonance energy transfer from a dye molecule to graphene //The Journal of chemical physics. - 2008. - T. 129. - №. 5. - C. 054703.

163. Fan F. R. F. et al. Electrogenerated chemiluminescence of partially oxidized highly oriented pyrolytic graphite surfaces and of graphene oxide nanoparticles //Journal of the American Chemical Society. - 2009. - T. 131. - №. 3. - C. 937-939.

164. Yan X. et al. Large, solution-processable graphene quantum dots as light absorbers for photovoltaics //Nano letters. - 2010. - T. 10. - №. 5. - C. 1869-1873.

165. Li Y. et al. An electrochemical avenue to green-luminescent graphene quantum dots as potential electron-acceptors for photovoltaics //Advanced materials. - 2011. - T. 23. - №. 6. - C. 776-780.

166. Pan D. et al. Hydrothermal route for cutting graphene sheets into blue-luminescent graphene quantum dots //Advanced materials. - 2010. - T. 22. - №. 6. - C. 734-738.

167. Li Y. et al. Nitrogen-doped graphene quantum dots with oxygen-rich functional groups //Journal of the American Chemical Society. - 2012. - T. 134. - №. 1. - C. 15-18.

168. Becerril H. A. et al. Evaluation of solution-processed reduced graphene oxide films as transparent conductors //ACS nano. - 2008. - T. 2. - №. 3. - C. 463-470.

169. Wang F. et al. Gate-variable optical transitions in graphene //science. - 2008. -T. 320. - №. 5873. - C. 206-209.

170. Zhao J. et al. Efficient preparation of large-area graphene oxide sheets for transparent conductive films //ACS nano. - 2010. - T. 4. - №. 9. - C. 5245-5252.

171. Kumar A., Zhou C. The race to replace tin-doped indium oxide: which material

will win? //ACS nano. - 2010. - T. 4. - №. 1. - C. 11-14.

353

172. Bonaccorso F. et al. Graphene photonics and optoelectronics //Nature photonics. - 2010. - T. 4. - №. 9. - C. 611-622.

173. Loh K. P. et al. Graphene oxide as a chemically tunable platform for optical applications //Nature chemistry. - 2010. - T. 2. - №. 12. - C. 1015-1024.

174. Li X. et al. Highly conducting graphene sheets and Langmuir-Blodgett films //Nature nanotechnology. - 2008. - T. 3. - №. 9. - C. 538-542.

175. Watcharotone S. et al. Graphene- silica composite thin films as transparent conductors //Nano letters. - 2007. - T. 7. - №. 7. - C. 1888-1892.

176. Wang X., Zhi L., Müllen K. Transparent, conductive graphene electrodes for dye-sensitized solar cells //Nano letters. - 2008. - T. 8. - №. 1. - C. 323-327.

177. Cote L. J., Kim F., Huang J. Langmuir- Blodgett assembly of graphite oxide single layers //Journal of the American Chemical Society. - 2009. - T. 131. - №. 3. - C. 1043-1049.

178. Li D. et al. Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets //Nature nanotechnology. - 2008. - T. 3. - №. 2. - C. 101-105.

179. Biswas S., Drzal L. T. A novel approach to create a highly ordered monolayer film of graphene nanosheets at the liquid- liquid interface //Nano letters. - 2009. - T. 9. -№. 1. - C. 167-172.

180. Zhu Y. et al. Transparent self-assembled films of reduced graphene oxide platelets //Applied Physics Letters. - 2009. - T. 95. - №. 10. - C. 103104.

181. De S. et al. Flexible, transparent, conducting films of randomly stacked graphene from surfactant-stabilized, oxide-free graphene dispersions //Small. - 2010. - T. 6. - №. 3. - C. 458-464.

182. Blake P. et al. Graphene-based liquid crystal device //Nano letters. - 2008. - T. 8. - №. 6. - C. 1704-1708.

183. Li X. et al. Transfer of large-area graphene films for high-performance transparent conductive electrodes //Nano letters. - 2009. - T. 9. - №. 12. - C. 4359-4363.

184. Chen J. H. et al. Intrinsic and extrinsic performance limits of graphene devices on SiO2 //Nature nanotechnology. - 2008. - T. 3. - №. 4. - C. 206-209.

185. Reina A. et al. Layer area, few-layer graphene films on arbitrary substrates by chemical vapor deposition //Nano letters. - 2009. - T. 9. - №. 8. - C. 3087-3087.

186. Chang H. et al. Quantum dots sensitized graphene: In situ growth and application in photoelectrochemical cells //Electrochemistry Communications. - 2010. -T. 12. - №. 3. - C. 483-487.

187. Guo C. X. et al. Layered graphene/quantum dots for photovoltaic devices //Angewandte Chemie International Edition. - 2010. - T. 49. - №. 17. - C. 3014-3017.

188. Kamat P. V. Graphene-based nanoassemblies for energy conversion //The Journal of Physical Chemistry Letters. - 2011. - T. 2. - №. 3. - C. 242-251.

189. Chang H. et al. Pyrenebutyrate-functionalized graphene/poly (3-octyl-thiophene) nanocomposites based photoelectrochemical cell //Journal of electroanalytical chemistry. -2011. - T. 656. - №. 1-2. - C. 269-273.

190. Liu Z. et al. Organic photovoltaic devices based on a novel acceptor material: graphene //Advanced Materials. - 2008. - T. 20. - №. 20. - C. 3924-3930.

191. Gomez De Arco L. et al. Continuous, highly flexible, and transparent graphene films by chemical vapor deposition for organic photovoltaics //ACS nano. - 2010. - T. 4. - №. 5. - C. 2865-2873.

192. Yin Z. et al. Electrochemical deposition of ZnO nanorods on transparent reduced graphene oxide electrodes for hybrid solar cells //small. - 2010. - T. 6. - №. 2. -C. 307-312.

193. Yang N. et al. Two-dimensional graphene bridges enhanced photoinduced charge transport in dye-sensitized solar cells //ACS nano. - 2010. - T. 4. - №. 2. - C. 887894.

194. Tang Y. B. et al. Incorporation of graphenes in nanostructured TiO2 films via molecular grafting for dye-sensitized solar cell application //ACS nano. - 2010. - T. 4. -№. 6. - C. 3482-3488.

195. Hong W. et al. Transparent graphene/PEDOT-PSS composite films as counter electrodes of dye-sensitized solar cells //Electrochemistry Communications. - 2008. - T. 10. - №. 10. - C. 1555-1558.

196. Wu J. et al. Organic light-emitting diodes on solution-processed graphene transparent electrodes //ACS nano. - 2010. - T. 4. - №. 1. - C. 43-48.

197. Sun X. et al. Nano-graphene oxide for cellular imaging and drug delivery //Nano research. - 2008. - T. 1. - №. 3. - C. 203-212.

198. Liu Z. et al. PEGylated nanographene oxide for delivery of water-insoluble cancer drugs //Journal of the American Chemical Society. - 2008. - T. 130. - №. 33. - C. 10876-10877.

199. Wang Y. et al. Graphene oxide amplified electrogenerated chemiluminescence of quantum dots and its selective sensing for glutathione from thiol-containing compounds //Analytical Chemistry. - 2009. - T. 81. - №. 23. - C. 9710-9715.

200. Wang Y. et al. Nitrogen-doped graphene and its application in electrochemical biosensing //ACS nano. - 2010. - T. 4. - №. 4. - C. 1790-1798.

201. Cohen-Karni T. et al. Graphene and nanowire transistors for cellular interfaces and electrical recording //Nano letters. - 2010. - T. 10. - №. 3. - C. 1098-1102.

202. Wang Y. et al. Aptamer/graphene oxide nanocomplex for in situ molecular probing in living cells //Journal of the American Chemical Society. - 2010. - T. 132. - №. 27. - C. 9274-9276.

203. Tang L. et al. Duplex DNA/graphene oxide biointerface: from fundamental understanding to specific enzymatic effects //Advanced Functional Materials. - 2012. - T. 22. - №. 14. - C. 3083-3088.

204. Yang K. et al. Graphene in mice: ultrahigh in vivo tumor uptake and efficient photothermal therapy //Nano letters. - 2010. - T. 10. - №. 9. - C. 3318-3323.

205. He S. et al. A graphene nanoprobe for rapid, sensitive, and multicolor fluorescent DNA analysis //Advanced Functional Materials. - 2010. - T. 20. - №. 3. - C. 453-459.

206. Xu S. et al. Positive potential operation of a cathodic electrogenerated chemiluminescence immunosensor based on luminol and graphene for cancer biomarker detection //Analytical chemistry. - 2011. - T. 83. - №. 10. - C. 3817-3823.

207. Dong H. et al. Fluorescence resonance energy transfer between quantum dots and graphene oxide for sensing biomolecules //Analytical chemistry. - 2010. - T. 82. - №. 13. - C. 5511-5517.

208. Shi X. et al. Regulating cellular behavior on few-layer reduced graphene oxide films with well-controlled reduction states //Advanced Functional Materials. - 2012. - T. 22. - №. 4. - C. 751-759.

209. Park S. Y. et al. Enhanced differentiation of human neural stem cells into neurons on graphene //Advanced materials. - 2011. - T. 23. - №. 36. - C. H263-H267.

210. Heo C. et al. The control of neural cell-to-cell interactions through non-contact electrical field stimulation using graphene electrodes //Biomaterials. - 2011. - T. 32. - №. 1. - C. 19-27.

211. Dong X. et al. Electrical detection of DNA hybridization with single-base specificity using transistors based on CVD-grown graphene sheets //Advanced Materials.

- 2010. - T. 22. - №. 14. - C. 1649-1653.

212. Xiang Q., Yu J., Jaroniec M. Graphene-based semiconductor photocatalysts //Chemical Society Reviews. - 2012. - T. 41. - №. 2. - C. 782-796.

213. An X., Jimmy C. Y. Graphene-based photocatalytic composites //Rsc Advances.

- 2011. - T. 1. - №. 8. - C. 1426-1434.

214. Zhang H. et al. P25-graphene composite as a high performance photocatalyst //ACS nano. - 2010. - T. 4. - №. 1. - C. 380-386.

215. Zhang Y. et al. TiO2- graphene nanocomposites for gas-phase photocatalytic degradation of volatile aromatic pollutant: is TiO2- graphene truly different from other TiO2- carbon composite materials? //ACS nano. - 2010. - T. 4. - №. 12. - C. 7303-7314.

216. Xu T. et al. Significantly enhanced photocatalytic performance of ZnO via graphene hybridization and the mechanism study //Applied Catalysis B: Environmental. -2011. - T. 101. - №. 3-4. - C. 382-387.

217. Zhang X. Y. et al. Graphene/TiO 2 nanocomposites: synthesis, characterization and application in hydrogen evolution from water photocatalytic splitting //Journal of Materials Chemistry. - 2010. - T. 20. - №. 14. - C. 2801-2806.

218. Li Q. et al. Highly efficient visible-light-driven photocatalytic hydrogen production of CdS-cluster-decorated graphene nanosheets //Journal of the American Chemical Society. - 2011. - T. 133. - №. 28. - C. 10878-10884.

219. Lv X. J. et al. Hydrogen evolution from water using semiconductor nanoparticle/graphene composite photocatalysts without noble metals //Journal of Materials Chemistry. - 2012. - T. 22. - №. 4. - C. 1539-1546.

220. Lv X. J. et al. Synergetic effect of Cu and graphene as cocatalyst on TiO 2 for enhanced photocatalytic hydrogen evolution from solar water splitting //Journal of Materials Chemistry. - 2012. - T. 22. - №. 35. - C. 18542-18549.

221. Chang H. et al. Bioinspired solar water splitting, sensitized solar cells, and ultraviolet sensor based on semiconductor nanocrystal antenna/graphene nanoassemblies //Photonics and Optoelectronics Meetings (POEM) 2011: Optoelectronic Devices and Integration. - SPIE, 2012. - T. 8333. - C. 109-114.

222. Zhang J. et al. Noble metal-free reduced graphene oxide-Zn x Cd1-x S nanocomposite with enhanced solar photocatalytic H2-production performance //Nano letters. - 2012. - T. 12. - №. 9. - C. 4584-4589.

223. Ng Y. H. et al. Reducing graphene oxide on a visible-light BiVO4 photocatalyst for an enhanced photoelectrochemical water splitting //The Journal of Physical Chemistry Letters. - 2010. - T. 1. - №. 17. - C. 2607-2612.

224. Yeh T. F. et al. Graphite oxide as a photocatalyst for hydrogen production from water //Advanced Functional Materials. - 2010. - T. 20. - №. 14. - C. 2255-2262.

225. Wagner T. et al. Mesoporous materials as gas sensors //Chemical Society Reviews. - 2013. - T. 42. - №. 9. - C. 4036-4053.

226. Li C., Bai H., Shi G. Conducting polymer nanomaterials: electrosynthesis and applications //Chemical Society Reviews. - 2009. - T. 38. - №. 8. - C. 2397-2409.

227. Kreno L. E. et al. Metal-organic framework materials as chemical sensors //Chemical reviews. - 2012. - T. 112. - №. 2. - C. 1105-1125.

228. Mohammadi M. R., Fray D. J. Development of nanocrystalline TiO2-Er2O3 and TiO2-Ta2O5 thin film gas sensors: Controlling the physical and sensing properties

//Sensors and Actuators B: Chemical. - 2009. - T. 141. - №. 1. - C. 76-84.

358

229. Itagaki Y. et al. Toxic gas detection using porphyrin dispersed polymer composites //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2005. - T. 108. - №. 1-2. - C. 393397.

230. Zee F., Judy J. W. Micromachined polymer-based chemical gas sensor array //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2001. - T. 72. - №. 2. - C. 120-128.

231. Lee J. S. et al. Fabrication of ultrafine metal-oxide-decorated carbon nanofibers for DMMP sensor application //ACS nano. - 2011. - T. 5. - №. 10. - C. 7992-8001.

232. Wang D., Chen A., Jen A. K. Y. Reducing cross-sensitivity of TiO 2-(B) nanowires to humidity using ultraviolet illumination for trace explosive detection //Physical Chemistry Chemical Physics. - 2013. - T. 15. - №. 14. - C. 5017-5021.

233. Yang G. et al. Flexible graphene-based chemical sensors on paper substrates //Physical Chemistry Chemical Physics. - 2013. - T. 15. - №. 6. - C. 1798-1801.

234. Li C., Shi G. Three-dimensional graphene architectures //Nanoscale. - 2012. -T. 4. - №. 18. - C. 5549-5563.

235. Bai H., Shi G. Gas sensors based on conducting polymers //Sensors. - 2007. - T. 7. - №. 3. - C. 267-307.

236. Chen A., Holt-Hindle P. Platinum-based nanostructured materials: synthesis, properties, and applications //Chemical reviews. - 2010. - T. 110. - №. 6. - C. 3767-3804.

237. Bai H. et al. Composite nanofibers of conducting polymers and hydrophobic insulating polymers: preparation and sensing applications //Polymer. - 2009. - T. 50. - №. 14. - C. 3292-3301.

238. Bai H., Li C., Shi G. Pyrenyl excimers induced by the crystallization of POSS moieties: Spectroscopic studies and sensing applications //ChemPhysChem. - 2008. - T. 9. - №. 13. - C. 1908-1913.

239. Hill E. W., Vijayaragahvan A., Novoselov K. Graphene sensors //IEEE Sensors Journal. - 2011. - T. 11. - №. 12. - C. 3161-3170.

240. Zhu Y. et al. Graphene and graphene oxide: synthesis, properties, and applications //Advanced materials. - 2010. - T. 22. - №. 35. - C. 3906-3924.

241. He Q. et al. Graphene-based electronic sensors //Chemical Science. - 2012. - T. 3. - №. 6. - C. 1764-1772.

242. Liu Y., Dong X., Chen P. Biological and chemical sensors based on graphene materials //Chemical Society Reviews. - 2012. - T. 41. - №. 6. - C. 2283-2307.

243. Pumera M. et al. Graphene for electrochemical sensing and biosensing //TrAC Trends in Analytical Chemistry. - 2010. - T. 29. - №. 9. - C. 954-965.

244. Wu Y. H., Yu T., Shen Z. X. Two-dimensional carbon nanostructures: Fundamental properties, synthesis, characterization, and potential applications //Journal of applied physics. - 2010. - T. 108. - №. 7. - C. 10.

245. Potyrailo R. A. et al. Materials and transducers toward selective wireless gas sensing //Chemical reviews. - 2011. - T. 111. - №. 11. - C. 7315-7354.

246. Kauffman D. R., Star A. Graphene versus carbon nanotubes for chemical sensor and fuel cell applications //Analyst. - 2010. - T. 135. - №. 11. - C. 2790-2797.

247. Soldano C., Mahmood A., Dujardin E. Production, properties and potential of graphene //Carbon. - 2010. - T. 48. - №. 8. - C. 2127-2150.

248. Zheng M. et al. Metal-catalyzed crystallization of amorphous carbon to graphene //Applied Physics Letters. - 2010. - T. 96. - №. 6. - C. 063110.

249. Abergel D. S. L. et al. Properties of graphene: a theoretical perspective //Advances in Physics. - 2010. - T. 59. - №. 4. - C. 261-482.

250. Basu S., Bhattacharyya P. Recent developments on graphene and graphene oxide based solid state gas sensors //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2012. - T. 173. - C. 1-21.

251. Neto A. H. C. et al. The electronic properties of graphene //Reviews of modern physics. - 2009. - T. 81. - №. 1. - C. 109.

252. Ratinac K. R. et al. Toward Ubiquitous Environmental Gas Sensors □ Capitalizing on the Promise of Graphene //Environmental science & technology. - 2010. -T. 44. - №. 4. - C. 1167-1176.

253. Lin Y. M., Avouris P. Strong suppression of electrical noise in bilayer graphene nanodevices //Nano letters. - 2008. - T. 8. - №. 8. - C. 2119-2125.

254. Shao Q. et al. Flicker noise in bilayer graphene transistors //IEEE Electron Device Letters. - 2009. - T. 30. - №. 3. - C. 288-290.

255. Joshi R. K. et al. Graphene films and ribbons for sensing of O2, and 100 ppm of CO and NO2 in practical conditions //The Journal of Physical Chemistry C. - 2010. - T. 114. - №. 14. - C. 6610-6613.

256. Wang X., Bai H., Shi G. Size fractionation of graphene oxide sheets by pH-assisted selective sedimentation //Journal of the American Chemical Society. - 2011. - T. 133. - №. 16. - C. 6338-6342.

257. Xu Y., Shi G. Assembly of chemically modified graphene: methods and applications //Journal of Materials Chemistry. - 2011. - T. 21. - №. 10. - C. 3311-3323.

258. Bai H., Li C., Shi G. Functional composite materials based on chemically converted graphene //Advanced Materials. - 2011. - T. 23. - №. 9. - C. 1089-1115.

259. Sun Y., Shi G. Graphene/polymer composites for energy applications //Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. - 2013. - T. 51. - №. 4. - C. 231-253.

260. Wehling T. O., Katsnelson M. I., Lichtenstein A. I. Adsorbates on graphene: Impurity states and electron scattering //Chemical Physics Letters. - 2009. - T. 476. - №. 4-6. - C. 125-134.

261. Crowther A. C. et al. Strong charge-transfer doping of 1 to 10 layer graphene by NO2 //ACS nano. - 2012. - T. 6. - №. 2. - C. 1865-1875.

262. Wehling T. O. et al. Molecular doping of graphene //Nano letters. - 2008. - T. 8.

- №. 1. - C. 173-177.

263. Cui S. et al. Controllable synthesis of silver nanoparticle-decorated reduced graphene oxide hybrids for ammonia detection //Analyst. - 2013. - T. 138. - №. 10. - C. 2877-2882.

264. Mao S. et al. Tuning gas-sensing properties of reduced graphene oxide using tin oxide nanocrystals //Journal of Materials Chemistry. - 2012. - T. 22. - №. 22. - C. 1100911013.

265. Bai H. et al. Graphene oxide/conducting polymer composite hydrogels //Journal of Materials Chemistry. - 2011. - T. 21. - №. 46. - C. 18653-18658.

266. Kaniyoor A. et al. Nanostructured Pt decorated graphene and multi walled carbon nanotube based room temperature hydrogen gas sensor //Nanoscale. - 2009. - T. 1.

- №. 3. - C. 382-386.

267. Li W. et al. Reduced graphene oxide electrically contacted graphene sensor for highly sensitive nitric oxide detection //ACS nano. - 2011. - T. 5. - №. 9. - C. 6955-6961.

268. Gautam M., Jayatissa A. H. Gas sensing properties of graphene synthesized by chemical vapor deposition //Materials Science and Engineering: C. - 2011. - T. 31. - №. 7. - C. 1405-1411.

269. Dua V. et al. All-organic vapor sensor using inkjet-printed reduced graphene oxide //Angewandte Chemie International Edition. - 2010. - T. 49. - №. 12. - C. 21542157.

270. Robinson J. T. et al. Reduced graphene oxide molecular sensors //Nano letters. -2008. - T. 8. - №. 10. - C. 3137-3140.

271. Guo L. et al. Two-beam-laser interference mediated reduction, patterning and nanostructuring of graphene oxide for the production of a flexible humidity sensing device //Carbon. - 2012. - T. 50. - №. 4. - C. 1667-1673.

272. Fowler J. D. et al. Practical chemical sensors from chemically derived graphene //ACS nano. - 2009. - T. 3. - №. 2. - C. 301-306.

273. Lu G. et al. Toward practical gas sensing with highly reduced graphene oxide: a new signal processing method to circumvent run-to-run and device-to-device variations //ACS nano. - 2011. - T. 5. - №. 2. - C. 1154-1164.

274. Zhang J. et al. Soft-lithographic processed soluble micropatterns of reduced graphene oxide for wafer-scale thin film transistors and gas sensors //Journal of Materials Chemistry. - 2012. - T. 22. - №. 2. - C. 714-718.

275. Qazi M., Vogt T., Koley G. Trace gas detection using nanostructured graphite layers //Applied Physics Letters. - 2007. - T. 91. - №. 23. - C. 233101.

276. Lu G. et al. Ultrafast room temperature NH3 sensing with positively gated reduced graphene oxide field-effect transistors //Chemical Communications. - 2011. - T. 47. - №. 27. - C. 7761-7763.

277. Arsat R. et al. Graphene-like nano-sheets for surface acoustic wave gas sensor applications //Chemical Physics Letters. - 2009. - T. 467. - №. 4-6. - C. 344-347.

278. Yuan W. et al. High-performance NO2 sensors based on chemically modified

graphene //Advanced Materials. - 2013. - T. 25. - №. 5. - C. 766-771.

362

279. Yavari F. et al. High sensitivity gas detection using a macroscopic three-dimensional graphene foam network //Scientific reports. - 2011. - T. 1. - №. 1. - C. 1-5.

280. Schedin F. et al. Detection of individual gas molecules adsorbed on graphene //Nature materials. - 2007. - T. 6. - №. 9. - C. 652-655.

281. Rumyantsev S. et al. Selective gas sensing with a single pristine graphene transistor //Nano letters. - 2012. - T. 12. - №. 5. - C. 2294-2298.

282. Hwang S. et al. Chemical vapor sensing properties of graphene based on geometrical evaluation //Current Applied Physics. - 2012. - T. 12. - №. 4. - C. 10171022.

283. Ko G. et al. Graphene-based nitrogen dioxide gas sensors //Current Applied Physics. - 2010. - T. 10. - №. 4. - C. 1002-1004.

284. Leenaerts O., Partoens B., Peeters F. M. Adsorption of H 2 O, N H 3, CO, N O 2, and NO on graphene: A first-principles study //Physical Review B. - 2008. - T. 77. -№. 12. - C. 125416.

285. Romero H. E. et al. Adsorption of ammonia on graphene //Nanotechnology. -2009. - T. 20. - №. 24. - C. 245501.

286. Yoon H. J. et al. Carbon dioxide gas sensor using a graphene sheet //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2011. - T. 157. - №. 1. - C. 310-313.

287. Hwang E. H., Adam S., Sarma S. D. Transport in chemically doped graphene in the presence of adsorbed molecules //Physical Review B. - 2007. - T. 76. - №. 19. - C. 195421.

288. Chen C. W. et al. Oxygen sensors made by monolayer graphene under room temperature //Applied Physics Letters. - 2011. - T. 99. - №. 24. - C. 243502.

289. Yu K. et al. Patterning vertically oriented graphene sheets for nanodevice applications //The journal of physical chemistry letters. - 2011. - T. 2. - №. 6. - C. 537542.

290. Nomani M. W. K. et al. Highly sensitive and selective detection of NO2 using epitaxial graphene on 6H-SiC //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2010. - T. 150. -№. 1. - C. 301-307.

291. Su P. G. et al. Fabrication of flexible NO2 sensors by layer-by-layer self-assembly of multi-walled carbon nanotubes and their gas sensing properties //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2009. - T. 139. - №. 2. - C. 488-493.

292. Chen G., Paronyan T. M., Harutyunyan A. R. Sub-ppt gas detection with pristine graphene //Applied Physics Letters. - 2012. - T. 101. - №. 5. - C. 053119.

293. Dai J., Yuan J. Physisorption to chemisorption transition of NO2 on graphene induced by the interplay of SiO2 substrate and van der Waals forces: A first principles study //Chemical Physics. - 2012. - T. 405. - C. 161-166.

294. Pearce R. et al. Epitaxially grown graphene based gas sensors for ultra sensitive NO2 detection //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2011. - T. 155. - №. 2. - C. 451455.

295. Wei X. L. et al. Enhanced gas sensor based on nitrogen-vacancy graphene nanoribbons //Physics Letters A. - 2012. - T. 376. - №. 4. - C. 559-562.

296. Niu F. et al. Nitrogen and silica co-doped graphene nanosheets for NO 2 gas sensing //Journal of Materials Chemistry A. - 2013. - T. 1. - №. 20. - C. 6130-6133.

297. Zhang Y. H. et al. Improving gas sensing properties of graphene by introducing dopants and defects: a first-principles study //Nanotechnology. - 2009. - T. 20. - №. 18. -C. 185504.

298. Ao Z. M. et al. Enhancement of CO detection in Al doped graphene //Chemical Physics Letters. - 2008. - T. 461. - №. 4-6. - C. 276-279.

299. Salehi-Khojin A. et al. Polycrystalline graphene ribbons as chemiresistors //Advanced Materials. - 2012. - T. 24. - №. 1. - C. 53-57.

300. Chung M. G. et al. Highly sensitive NO2 gas sensor based on ozone treated graphene //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2012. - T. 166. - C. 172-176.

301. Hu N. et al. Gas sensor based on p-phenylenediamine reduced graphene oxide //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2012. - T. 163. - №. 1. - C. 107-114.

302. Hummers Jr W. S., Offeman R. E. Preparation of graphitic oxide //Journal of the american chemical society. - 1958. - T. 80. - №. 6. - C. 1339-1339.

303. Xu Y. et al. Flexible graphene films via the filtration of water-soluble noncovalent functionalized graphene sheets //Journal of the American Chemical Society. -2008. - T. 130. - №. 18. - C. 5856-5857.

304. Yavari F., Koratkar N. Graphene-based chemical sensors //The journal of physical chemistry letters. - 2012. - T. 3. - №. 13. - C. 1746-1753.

305. Ko G. et al. Improved sorption characteristics of NH3 molecules on the solution-processed graphene sheets //Journal of crystal growth. - 2011. - T. 326. - №. 1. - C. 208211.

306. Lu G., Ocola L. E., Chen J. Gas detection using low-temperature reduced graphene oxide sheets //Applied Physics Letters. - 2009. - T. 94. - №. 8. - C. 083111.

307. Cui S. et al. Indium-doped SnO 2 nanoparticle-graphene nanohybrids: simple one-pot synthesis and their selective detection of NO 2 //Journal of Materials Chemistry A.

- 2013. - T. 1. - №. 14. - C. 4462-4467.

308. Zhang L. et al. Electrosynthesis of graphene oxide/polypyrene composite films and their applications for sensing organic vapors //Journal of Materials Chemistry. - 2012.

- T. 22. - №. 17. - C. 8438-8443.

309. Strong V. et al. Patterning and electronic tuning of laser scribed graphene for flexible all-carbon devices //ACS nano. - 2012. - T. 6. - №. 2. - C. 1395-1403.

310. Han T. H. et al. Steam etched porous graphene oxide network for chemical sensing //Journal of the American Chemical Society. - 2011. - T. 133. - №. 39. - C. 15264-15267.

311. Dan Y. et al. Intrinsic response of graphene vapor sensors //Nano letters. - 2009.

- T. 9. - №. 4. - C. 1472-1475.

312. Tien H. N., Hur S. H. One-step synthesis of a highly conductive graphene-polypyrrole nanofiber composite using a redox reaction and its use in gas sensors //physica status solidi (RRL)-Rapid Research Letters. - 2012. - T. 6. - №. 9-10. - C. 379-381.

313. Al-Mashat L. et al. Graphene/polyaniline nanocomposite for hydrogen sensing //The Journal of Physical Chemistry C. - 2010. - T. 114. - №. 39. - C. 16168-16173.

314. Mal'tsev V. A. et al. Synthesis of Metal Nanoparticles on a Carbon Matrix, Ross. - 2007.

315. Bokhonov B. B., Novopashin S. A. In situ investigation of morphological and phase changes during thermal annealing and oxidation of carbon-encapsulated copper nanoparticles //Journal of Nanoparticle Research. - 2010. - Т. 12. - №. 8. - С. 2771-2777.

316. Zaikovskii A., Novopashin S. Effects of the arc-discharge parameters on the morphology and the electrical conductivity of the synthesized carbon materials //Materials Today: Proceedings. - 2017. - Т. 4. - №. 11. - С. 11406-11410.

317. Afanas' ev D. et al. Formation of fullerenes in an arc discharge //Journal of Technical Physics. - 1994. - Т. 39. - №. 10. - С. 1017-1024.

318. Shen B. et al. Influence of different buffer gases on synthesis of few-layered graphene by arc discharge method //Applied Surface Science. - 2012. - Т. 258. - №. 10. -С. 4523-4531.

319. Zhao X. et al. Morphology of carbon allotropes prepared by hydrogen arc discharge //Journal of crystal growth. - 1999. - Т. 198. - С. 934-938.

320. Subrahmanyam K. S. et al. Simple method of preparing graphene flakes by an arc-discharge method //The Journal of Physical Chemistry C. - 2009. - Т. 113. - №. 11. -С. 4257-4259.

321. Chen Y. et al. Mass-production of highly-crystalline few-layer graphene sheets by arc discharge in various H2-inert gas mixtures //Chemical Physics Letters. - 2012. - Т. 538. - С. 72-76.

322. Зайковский А. В. Физико-химические превращения и синтез наночастиц при термическом распылении и пиролизе в низкотемпературной плазме дугового разряда : дис. - Институт теплофизики им. СС Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук, 2013.

323. Zaikovskii A. V., Novopashin S. A. Electroconductive and magnetic properties of pure carbon soot produced in arc discharge: Regimes of various buffer gas pressure //physica status solidi (a). - 2017. - Т. 214. - №. 10. - С. 1700142.

324. Berezkin V. I. Nucleation and growth of closed many-layer carbon particles //Physica status solidi (b). - 2001. - Т. 226. - №. 2. - С. 271-284.

325. Smovzh D. V. et al. Morphology of aluminium oxide nanostructures after calcination of arc discharge Al-C soot //Ceramics international. - 2015. - Т. 41. - №. 7. -С. 8814-8819.

326. Нерушев О. А., Сухинин Г. И. Кинетика образования фуллеренов при электродуговом испарении графита //Журнал технической физики. - 1997. - Т. 67. -№. 2. - С. 41-49.

327. Smovzh D. V. et al. Arc discharge sputtering model of Mg-Al-C anode for the nanoceramics production //Vacuum. - 2022. - Т. 196. - С. 110802.

328. Iurchenkova A. A. et al. Supercapacitor behavior of carbon-manganese oxides nanocomposites synthesized by carbon arc //International Journal of Energy Research. -2020. - Т. 44. - №. 13. - С. 10754-10767.

329. Smovzh D. V. et al. Formation mechanism of MgO hollow nanospheres via calcination of C-MgO composite produced by electric arc spraying //Ceramics International. - 2019. - Т. 45. - №. 6. - С. 7338-7343.

330. Gulyaev R. V. et al. Highly active PdCeOx composite catalysts for low-temperature CO oxidation, prepared by plasma-arc synthesis //Applied Catalysis B: Environmental. - 2014. - Т. 147. - С. 132-143.

331. Zaikovskii A. V. et al. Catalytic Pt-C Nanomaterial for Gas Diffusion Electrode: Arc-Discharge Synthesis and Improving Of Electrical Conductivity Properties //Key Engineering Materials. - Trans Tech Publications Ltd, 2017. - Т. 729. - С. 58-62.

332. Smovzh D. V. et al. Synthesis of hollow nanoparticles y-Al2O3. Advances in Nanoparticles. - 2013. - № 2. - С. 120-124.

333. Smovzh D. V. et al. Investigation of products of thermal methane conversion in hydrocarbon mixtures by mass spectrometry //Journal of Engineering Thermophysics. -2012. - Т. 21. - №. 2. - С. 131-135.

334. Зайковский А. В. и др. Синтез нанокристаллического углерода при пиролизе метана в дуговом разряде //Российские нанотехнологии. - 2012. - Т. 7. -№. 11-12. - С. 83-86.

335. Belikov A. E. et al. Methane conversion into hydrogen and carbon nanostructures //Journal of engineering thermophysics. - 2010. - Т. 19. - №. 1. - С. 2330.

336. Беликов А. Е. и др. Свойства углеродуглеродного конденсата, синтезированного в плазменной дуге //Теплофизика и аэромеханика. - 2009. - Т. 16. - №. 4. - С. 691-694.

337. Smovzh D. V. Electric arc synthesis of titanium carbide nanoparticles //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2019. - Т. 1382. - №. 1. - С. 012171.

338. Smovzh D. V. The effect of chemical interaction on the morphology of metal-carbon composites formed in a graphite arc //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2019. - Т. 1359. - №. 1. - С. 012004.

339. Fedoseev A. V. et al. Modelling of the plasma parameters of an arc discharge with sputtered composite metal-graphite anode //Journal of Physics: Conference Series. -IOP Publishing, 2019. - Т. 1243. - №. 1. - С. 012017.

340. Zaikovskii A. V. et al. Morphological and structural features of materials formed in carbon plasma of arc discharge //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2018. - Т. 1105. - №. 1. - С. 012135.

341. Fedoseev A. V. et al. Numerical simulation of the plasma parameters of a low-pressure arc discharge in helium //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2018. - Т. 1128. - №. 1. - С. 012119.

342. Kostogrud I. A., Boyko E. V., Smovzh D. V. CVD graphene transfer from copper substrate to polymer //Materials Today: Proceedings. - 2017. - Т. 4. - №. 11. - С. 11476-11479.

343. Smovzh D. V., Sakhapov S. Z., Zaikovskii A. V. The morphology of carbon-metal composite synthesized in arc discharge //Journal of Physics: Conference Series. -IOP Publishing, 2016. - Т. 754. - №. 9. - С. 092004.

344. Зайковский А. В., Смовж Д. В., Новопашин С. А. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА И ВОДОРОДА. - 2013.

345. Новопашин С. А. и др. СПОСОБ СИНТЕЗА НАНОСТРУКТУРНОГО

КОМПОЗИЦИОННОГО Се02-Pd0 МАТЕРИАЛА. - 2014.

368

346. Новопашин С. А. и др. СПОСОБ СИНТЕЗА ПОЛЫХ НАНОЧАСТИЦ у-A12O3. - 2014.

347. Новопашин С. А., Смовж Д. В., Зайковский А. В. СПОСОБ СИНТЕЗА ПОРОШКА СУПЕРПАРАМАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ Fe2O3. - 2016.

348. Новопашин С. А. и др. СПОСОБ СИНТЕЗА НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА ТИТАНА. - 2016.

349. Смовж Д. В. и др. Способ синтеза нанокомпозита Mn-OC. - 2021.

350. Wu C., Dong G., Guan L. Production of graphene sheets by a simple helium arc-discharge //Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. - 2010. - Т. 42. -№. 5. - С. 1267-1271.

351. Li N. et al. Large scale synthesis of N-doped multi-layered graphene sheets by simple arc-discharge method //Carbon. - 2010. - Т. 48. - №. 1. - С. 255-259.

352. Wang Z. et al. Low-cost and large-scale synthesis of graphene nanosheets by arc discharge in air //Nanotechnology. - 2010. - Т. 21. - №. 17. - С. 175602.

353. Wu Y. et al. Efficient and large-scale synthesis of few-layered graphene using an arc-discharge method and conductivity studies of the resulting films //Nano Research. -2010. - Т. 3. - №. 9. - С. 661-669.

354. Huang L. et al. Gram-scale synthesis of graphene sheets by a catalytic arc-discharge method //Small. - 2013. - Т. 9. - №. 8. - С. 1330-1335.

355. Li Y. et al. Nanographite ribbons grown from a SiC arc-discharge in a hydrogen atmosphere //Carbon. - 2001. - Т. 39. - №. 4. - С. 626-628.

356. Korpinarov N. et al. Silicon nanowires and whiskers obtained by arc discharge //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2008. - Т. 113. - №. 1. - С. 012007.

357. Geng Z. R. et al. Efficient preparation of NiSi nanowires by DC arc-discharge //Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. - 2008. - Т. 41. - №. 2. - С. 185-188.

358. Castrucci P. et al. Silicon nanotubes: Synthesis and characterization //Thin Solid Films. - 2006. - Т. 508. - №. 1-2. - С. 226-230.

359. Shah S. A., Cui S. Preparation of silicon nanomaterials by arc discharge //Materials Science in Semiconductor Processing. - 2015. - T. 40. - C. 491-500.

360. Shah S. A. et al. Preparation of novel silicon/nitrogen-doped graphene composite nanosheets by DC arc discharge //RSC Advances. - 2015. - T. 5. - №. 37. - C. 29230-29237.

361. Gupta A. et al. Raman scattering from high-frequency phonons in supported n-graphene layer films //Nano letters. - 2006. - T. 6. - №. 12. - C. 2667-2673.

362. Nerushev O. A., Sukhinin G. I. Kinetics of fullerene formation by electric-arc vaporization of graphite //Technical Physics. - 1997. - T. 42. - №. 2. - C. 160-167.

363. Yamaguchi Y., Maruyama S. A molecular dynamics simulation of the fullerene formation process //Chemical Physics Letters. - 1998. - T. 286. - №. 3-4. - C. 336-342.

364. Krestinin A. V., Moravsky A. P. Mechanism of fullerene synthesis in the arc reactor //Chemical physics letters. - 1998. - T. 286. - №. 5-6. - C. 479-484.

365. Usuba S., Yokoi H., Kakudate Y. Numerical analysis on the dispersion process of carbon clusters synthesized by gas evaporation using dc arc //Journal of applied physics. - 2002. - T. 91. - №. 12. - C. 10051-10057.

366. Qin B. et al. The growth mechanism of few-layer graphene in the arc discharge process //Carbon. - 2016. - T. 102. - C. 494-498.